变压器局部放电故障定位几种方法的应用比 较 宋友（国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司） 摘要： 介绍了几种变压器局部放电故障定位常用的技术手段，并结合实际现场试验中几种方法的应用情况，对其进行比较。为各种变压器局部放电故障定位方法在现场的有效应用提供参考。 关键字： 变压器局部放电、UHF、超声波、电气定位 引言 目前，对于变压器局部放电故障的确定，已有多种方法可以有效做到。随着近年来计算机技术、数字信号处理技术的迅速发展，检测手段也越来越多，检测设备也越来越检测迅速、使用方便、功能强大。 对于制造厂家和现场试验、运行人员来说，仅仅确定局放故障是否存在是不够的，往往还要确定故障的位置，以便有的放矢的排除或者处理故障。在出厂试验、交接验收试验、预试及运行中迅速查明变压器的内部放电故障位置，对迅速修复故障、保证设备制造质量及安全运行有重要意义，并可以节约大量人力、物力、时间，也是目前国网公司一次设备带电检测的重要组成内容。 局部放电的检测和定位都是根据放电过程中的声、光、电、热和化学现象来进行的，故障定位方法有超声波定位、电气定位、光定位、热定位和DGA定位等。目前，国内外应用比较广泛的是超声波定位法和电气定位法，近几年，一些新的定位方法如UHF定位法也在国内外有较多的研究和应用。本文拟对超声波定位法、电气定位法、UHF定位法进行应用比较，并就实际应用中存在的问题和今后的发展趋势进行探讨。 超声波定位方法 当变压器内部发生局部放电故障时，会产生相应频率和波形特征的超声波信号，放电源成为声发射源。超声波信号在油箱内部经过不同介质传播到达固定在油箱壁上的超声波传感器。对应每一次放电，都会有相应的超声波产生；对应同一次放电，每一个超声波传感器接收到的相应超声波信号之间会表现出合理的、有规律的时差关系。根据到达超声波传感器的相对时差，通过相关的定位算法，就可以计算出局部放电故障点。 局部放电产生的超声波信号到达不同传感器的有规律时差现象分为两种，一种为局部放电电脉冲信号与各超声波传感器收到的声波信号之间的时差，称为电-声时差。第二种为同一次放电各超声波传感器收到的相应超声波信号之间的时差，称为声-声时差。利用两种时差现象可确立两种超声波定位技术：电声定位法（俗称球面定位）和声声定位法（俗称双曲面定位）。 电声定位方法
变压器局部放电试验内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
变压器局部放电试验 试验及标准 国家标准GB1094-85《电力变压器》中规定的变压器局部放电试验的加压时间步骤，如图5所示。其试验步骤为：首先试验电压升到U 2下进行测量，保持5min ；然后试验电压升到U 1，保持5s ；最后电压降到U 2下再进行测量，保持30min 。U 1、 U 2的电压值规定及允许的放电量为 U U 2153=.m 电压下允许放电量Q ＜500pC 或 U U 213 3=.m 电压下允许放电量Q ＜300pC 式中 U m ——设备最高工作电压。 试验前，记录所有测量电路上的背景噪声水平，其值应低于规定的视在放电量的50%。 测量应在所有分级绝缘绕组的线端进行。对于自耦连接的一对较高电压、较低电压绕组的线端，也应同时测量，并分别用校准方波进行校准。 在电压升至U 2及由U 2再下降的过程中，应记下起始、熄灭放电电压。 在整个试验时间内应连续观察放电波形，并按一定的时间间隔记录放电量Q 。放电量的读取，以相对稳定的最高重复脉冲为准，偶尔发生的较高的脉冲可忽略，但应作好记录备查。整个试验期间试品不发生击穿；在U 2的第二阶段的30min 内，所有测量端子测得的放电量Q ，连续地维持在允许的限值内，并无明显地、不断地向允许的限值内增长的趋势，则试品合格。 如果放电量曾超出允许限值，但之后又下降并低于允许的限值，则试验应继续进行，直到此后30min 的期间内局部放电量不超过允许的限值，试品才合格。利用变压器套管电容作为耦合电容C k ，并在其末屏端子对地串接测量阻抗Z k 。
谈变压器的局部放电 (1) 2009-01-21 09:26:10 来源：输配电产品应用变压器及仪器仪表卷总第77期浏览次数：306 介绍了变压器局部放电的基本原理及产生的原因和危害，并提出了降低局部放电产生的措施。 关键字：变压器；局部放电；预防措施 1 前言 对变压器局部放电试验，我国在初期阶段是对220kV级及以上变压器执行。 后来新IEC标准规定，当设备最高工作电压Um≥126kV时，就要做变压器局部放电测量。国家标准也做了相应的规定，对设备最高工作电压Um≥72.5kV，额定容量P≥10000kVA的变压器，如无其他协议，均应进行变压器局部放电测量。 局部放电试验方法按GB1094.3-2003中规定执行，局部放电量标准规定应不大于500pC。但用户经常要求小于等于300pC或小于等于100pC，这种技术协议要求，就是企业的产品技术标准。 我国在大量生产500kV级变压器后，对750kV、1000kV级超高压变压器及超高压换流变压器的生产正在快速发展，并跻身于世界发达国家行列。因此，电力部门对变压器产品局部放电的要求也越来越高，局部放电引起了生产企业的高度重视。为进一步提高变压器的产品质量，笔者对油浸式变压器在生产企业经常出现的局部放电问题进行了探讨，并对降低变压器局部放电量提出了具体措施。 2 局部放电及其原理 局部放电又称游离，也就是静电荷流动的意思。在一定的外施电压作用下，在电场较强的区域，静电荷在绝缘较弱的位置首先发生静电游离，但并不形成绝缘击穿。这种静电荷流动的现象称为局部放电。对于被气体包围的导体附近发生的局部放电，称为电晕。 变压器油内存在着大量的正、负离子和极性分子。因正、负离子的数量相等，故在油中不显电性。由于绝缘纸板对油中的负离子和极性分子有吸附作用，使油中电荷产生了定向移动。 在强油导向冷却系统中，当开动油泵后，在器身内部流速较快的区域，油中的正离子被流动的油带走，使正、负离子产生分离。这样就产生了油带正电，固体绝缘材料带负电，其带有电量相等、符号相反的电荷。 电荷分离之后，可能沿着导电通路向大地泄漏，也可能与异性离子复合成中性分子。这种使电荷减少的过程，电荷松弛，但电荷松弛的速度远远慢于电荷积累的速度。 在相同条件下，油中含水量少，电荷密度会增加；而含水量多，电荷密度则
文章编号：1674-0629(2008)01-0036-05 中图分类号：TM761 文献标志码：A 变压器局部放电定位技术及新兴UHF方法 的关键问题* 唐志国，李成榕，常文治，王彩雄，盛康 （电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室，华北电力大学，北京 102206） The Partial Discharge Location Technology of Power Transformer and the Key Issues of Newly Developed UHF Method TANG Zhi-guo, LI Cheng-rong, CHANG Wen-zhi, WANG Cai-xiong, SHENG Kang (Key Laboratory of Power System Protection and Dynamic Security Monitoring and Control, Ministry of Education, North China Electric Power University, Beijing 102206, China) Abstract：As an effective resort of finding potential insulation defects of power transformer in its early stage, the partial discharge (PD) detection technology has gained great breakthrough on the issue of anti-interference with the introduction of UHF method. This paper summarized the present status and characteristics of several important PD detection and location methods, pointing out some key problems of PD location using the newly developed UHF approaches in its current circumstances of development. Key words：power transformer; partial discharge; detection; location; UHF method 摘要：局部放电检测作为一种发现潜在绝缘缺陷的 早期预警技术，近年来由于UHF方法的引入而在抗 干扰方面取得了一定的突破。本文概述了几种主要 的电力变压器局部放电检测和定位方法的现状和特点，并针对新兴的UHF局放检测和定位技术的发展 情况，指出了该方法应重点解决的关键技术问题。 关键词：电力变压器；局部放电；检测；定位；UHF方法 大量故障统计表明，在电气设备故障中绝缘故障一直占有较高的比重[1-4]。发生绝缘故障的原因主要是绝缘薄弱处的局部放电引起的绝缘老化和失效，并最终导致绝缘击穿[5]。局部放电检测能够提前反映变压器的绝缘状况，及时发现设备内部的绝缘缺陷，从而预防潜伏性和突发性事故的发生。20世纪70年代，IEC为此制定了专门的标准，并做了多次更新[6,7]，发展电力设备的状态维修已经成为一种必然趋势[8-10]。 准确地局部放电定位是实现状态维修的重要前提之一。探索更加有效的定位方法是当今电力工业的当务之急。 1 变压器局部放电检测方法综述 对变压器局部放电有脉冲电流法、超声波法、射频检测法、特高频法、光测法、化学检测法以及红外检测法等多种检测方法[11,12]。 （1）脉冲电流法。局部放电造成电荷的移动并在外围测量回路中产生脉冲电流，通过检测该脉冲电流便可实现对局部放电的测量。该方法一般是检测脉冲电流信号的低频部分，通常为数kHz至数百kHz（至多数MHz）。目前，脉冲电流法广泛用于变压器型式试验、预防和交接试验、变压器局部放电实验研究等，其特点是测量灵敏度高、放电量可以标定等。 （2）射频检测法。射频检测法属于高频局部放 * 长江学者和创新团队发展计划资助。
变压器局部放电试验方案批准：日期： 技术审核：日期： 安监审核：日期： 项目部审核：日期： 编写：日期： 2017年4月
1概述 变压器注油后已静置48小时以上并释放残余气体，且电气交接试验、油试验项目都已完成，并确认达到合格标准。 2试验地点 三明110kV双江变电站 3试验性质：交接试验 4试验依据 DL/T417-2006《电力设备局部放电现场测量导则》 GB1094.3-2003《电力变压器第三部分：绝缘水平绝缘试验和外绝缘空气间隙》GB50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》 DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》 Q/FJG 10029.1-2004《电力设备交接和预防性试验规程》 合同及技术协议 5试验仪器仪表 6、人员组织 6.1、项目经理： 6.2、技术负责： 6.3、现场试验负责人及数据记录：黄诗钟 6.4二次负责人： 6.5、试验设备接线及实际加压操作负责人： 6.6、专责安全员： 6.7、工器具管理员： 6.8、试验技术人员共4人，辅助工若干人 6.9、外部协助人员：现场安装人员，监理，厂家及业主代表等人员
7试验过程 7.1试验接线图（根据现场实际情况采用不同的试验原理图） 7.2试验加压时序 图2中，当施加试验电压时，接通电压并增加至 U3,，持续5min ，读取放电量值；无异常则增加电压至U2，持续5min ，读取放电量值；无异常再增加电压至U1，进行耐压试验，耐压时间为（120×50/?）s ；然后，立即将电压从U1降低至U2，保持30min （330kV 以上变压器为60min ），进行局部放电观测，在此过程中，每5min 记录一次放电量值；30min 满，则降电压至U 3，持续5min 记录放电量值；降电压，当 图1变压器局部放电试验原理图 图2 局部放电试验加压时序图
几种时频分析方法综述2——希尔伯特—黄变换 夏巨伟 (浙江大学空间结构研究中心) 摘要：希尔伯特—黄变换由经验模态分解（empirical mode decomposition ，简称EMD ）和Hilbert 谱分析两部分组成。经验模态分解方法是一种自适应的、高效的数据分解方法。由于这种分解是以局部时间尺度为基础，因此，它适应于非线性、非平稳过程。通过经验模型分解，任何复杂的数据集都可以被分解为个数有限的、而且常常是为数不多的几个固有模函数(intrinsic mode functions ，简称IMF)的线性叠加。通过分解得到IMF 后，就可以对每一个分量做希尔伯特变换，得到其瞬时频率和幅度。本文详细对Hilbert-Huang Transform 的过程进行了阐述，并用算例分析指出了其优势所在。 关键词：希尔伯特—黄变换；时频分析技术； 1 希尔伯特—黄变换（Hilbert-Huang Transform ） 1.1 希尔伯特变换与瞬时频率（Hilbert Transform and instantaneous frequency ） 对于任意一个时间序列X(t)，它的希尔伯特变换具有如下形式： -1 ()(t)=,-X Y P d t ττπτ ∞∞? 其中，P ——积分的柯西主值； 希尔伯特变换对于任何属于L p 空间中的函数都存立，即上式中X(t)∈L p （— ∞，+∞）。 通过上述定义，X(t)和Y(t)成为一组复共轭对，同时能够构造一个实部和虚部分为X(t)和Y(t)的解析信号(Analytic Signal)Z(t)，Z(t)表示为： ()()(t)=(t)(t)=a ,i t Z X iY t e θ+ 其中， ()()1/222 (t)a =(t)+(t),arctan .X(t)Y t X Y t θ????= ????? 理论上讲有无数种方式去定义虚部，但是希尔伯特变换是唯一能够得到解析 信号结果的方法。 X(t)的Hilbert 变换实质上是将X(t)与函数1/t 在时域上做卷积，这就决定了通过X(t)的Hilbert 变换能够考察其局部特性。得到X(t)的瞬时相位函数后，其瞬时频率为： ()() (t).d w t dt θ= 1.2 经验模态分解与固有模态函数（Empiricalmode decomposition/EMD and Intrinsic mode function/IMF ） 固有模态函数需要满足两个条件：（1）极值与零点的数量必须相等或最多相差一个；（2）由局部极大值包络和局部极小值包络定义的平均包络曲线上任何一点的值为0；
变压器局部放电的原因分析 其一，由于变压器中的绝缘体、金属体等常会带有一些尖角、毛刺，致使电荷在电场强度的作用下，会集中于尖角或毛刺的位置上，从而导致变压器局部放电；其二，变压器绝缘体中一般情况下都存在空气间隙，变压器油中也有微量气泡，通常气泡的介电系数要比绝缘体低很多，从而导致了绝缘体中气泡所承受的电场强度要远远高于和其相邻的绝缘材料，很容易达到被击穿的程度，使气泡先发生放电；其三，如果导电体相互之间电气连接不良也容易产生放电情况，该种情况在金属悬浮电位中最为严重。 局部放电的危害及主要放电形式 2.1 局部放电的危害 局部放电对绝缘设备的破坏要经过长期、缓慢的发展过程才能显现。通常情况下局部放电是不会造成绝缘体穿透性击穿的，但是却有可能使机电介质的局部发生损坏。如果局部放电存在的时间过长，在特定的情况下会导致绝缘装置的电气强度下降，对于高压电气设备来讲是一种隐患。 2.2 局部放电的表现形式 局部放电的表现形式可分为三类：第一类是火花放电，属于脉冲型放电，主要包括似流注火花放电和汤逊型火花放电；第二类是辉光放电，属于非脉冲型放电；第三类为亚辉光放电，具有离散脉冲，但幅度比较微小，属于前两类的过渡形式。 3 变压器局部放电检测方法 变压器局部放电的检测方法主要是以局部放电时所产生的各种现象为依据，产生局部放电的过程中经常会出现电脉冲、超声波、电磁辐射、气体生成物、光和热能等，根据上述的这些现象也相应的出现了多种检测方法，下面介绍几种目前比较常见的局部放电检测方法。 3.1 脉冲电流检测法 这种方法是目前国内使用较为广泛的变压器局部放电检测方法，其主要是通过电流传感器检测变压器各接地线以及绕组中产生局部放电时引起的脉冲电流，并以此获得视在放电量。电流传感器一般由罗氏线圈制成。主要优点是检测灵敏度较高、抗电磁干扰能力强、脉冲分辨率高等；缺点是测试频率较低、信息量少。 3.2 化学检测法 化学检测法又被称为气相色谱法。变压器出现局部放电时，会导致绝缘材料被分解破坏，在这一过程中会出现新的生成物，通过对这些生成物的成分和浓度进行检测，能够有效的判断出局部放电的状态。这种方法的优点是抗电磁干扰较强，基本上能够达到不受电磁干扰的程度，也比较经济便捷，还具有自动识别功能；但该检测方法也存在一些缺点：由于生成物的产生过程时间较长，故此延长了检测周期，只能发现早期故障，无法检测突发故障，并且该
一变压器局部放电分类及试验目的 电力变压器是电力系统中很重要的设备，通过局部放电测量判断变压器的绝缘状况是相当有效的，并且已作为衡量电力变压器质量的重要检测手段之一。 高压电力变压器主要采用油一纸屏障绝缘，这种绝缘由电工纸层和绝缘油交错组成。由于大型变压器结构复杂、绝缘很不均匀。当设计不当，造成局部场强过高、工艺不良或外界原因等因素造成内部缺陷时，在变压器内必然会产生局部放电，并逐渐发展，后造成变压器损坏。电力变压器内部局部放电主要以下面几种情况出现： (1)绕组中部油一纸屏障绝缘中油通道击穿； (2)绕组端部油通道击穿； (3)紧靠着绝缘导线和电工纸（引线绝缘、搭接绝缘，相间绝缘）的油间隙击穿； (4)线圈间（匝间、饼闻）纵绝缘油通道击穿； (5)绝缘纸板围屏等的树枝放电； (6)其他固体绝缘的爬电； (7)绝缘中渗入的其他金属异物放电等。 因此，对已出厂的变压器，有以下几种情况须进行局部放电试验： (1)新变压器投运前进行局部放电试验，检查变压器出厂后在运输、安装过程中有无绝缘损伤。 (2)对大修或改造后的变压器进行局放试验，以判断修理后的绝缘状况。 (3)对运行中怀疑有绝缘故障的变压器作进一步的定性诊断，例如油中气体色谱分析有放电性故障，以及涉及到绝缘其他异常情况。
二测量回路接线及基本方法 1、外接耦合电容接线方式 对于高压端子引出套管没有尾端抽压端或末屏的变压器可按图1所示回路连接。 图1：变压器局部放电测试仪外接耦合电容测量方式110kV以上的电力变压器一般均为半绝缘结构，且试验电压较高，进行局部放电测量时，高压端子的耦合电容都用套管代替，测量时将套管尾端的末屏接地打开，然后串入检测阻抗后接地。测量接线回路见图2或图3。 图2：变压器局部放电测试中性点接地方式接线
目录 1.局部放电（一） (2) 2.局部放电(二) (3) 3.局部放电(三) (4) 4.局部放电(四) (7) 5.三相交流系统的对称分量法 (9) 6.空载电流的谐波分量 (11) 7.变压器不对称运行时的对称分量 (12)
1.局部放电（一） 在电场强度作用下，在变压器绝缘系统中局部区域有绝缘性能薄弱的地方会被激发出局部放电，局部放电是不足以贯通施加电压的两个电极间形成放电通道，即平常所说的击穿。如果将局部放电量控制在一定放电量水平以下，对绝缘不会引起损伤，所以局部放电试验是一种无损探测绝缘特性的试验，在一定的局部放电试验电压与大于局部放电试验电压并模拟运行中过电压的局部放电预激发电压作用后，在以后的局部放电试验电压持续时间内测局部放电视在放电量，如局部放电视在放电量小于标准规定值，即认为变压器能通过局部放电试验。这项试验比传统的短时工频耐压试验要严格，因短时工频耐压试验是以绝缘结构中是否有击穿作为能否通过试验的准则。局部放电试验能检测出绝缘上薄弱的部位，在运行中检测局部放电量可探测出潜在的绝缘薄弱部位。而短时工频耐压试验，只能探测到绝缘结构能否承受住各种过电压或试验电压的作用，要么承受住，要么承受不住，发现不了潜在的绝缘薄弱地位。所以说，局部放电试验是一种比较理想的绝缘试验项目，是一项正在推广应用范围的试验项目，凡是能通过局部放电试验的变压器，在运行中可靠性是比较高的。因此应对局部放电特性及检测加以研究，使变压器达到低局部放电量水平的要求，某些试验用变压器还应达到无局部放电的水平。 在油纸绝缘的变压器中，在内部带电电极上，固体绝缘部件的表面(油与绝缘材料的分界面)或内部、变压器油内部所发生的局部放电都统称为局部放电，发生在被气体所包围的电极表面或附近气体中局部放电则称为电晕。变压器的允许局部放电量水平不包括套管在空气中的电晕所产生的允许局部放电量水平，只是指油箱内部所产生的局部放电量水平。对三相变压器可以分相测出每一相的局部放电量水平。对每一相的局部放电量而言，包括其它绕组传递到被测绕组的局部放电量。每一相的高压、中压与低压绕组有其各自的局部放电量。每一相高压绕组(或中压或低压绕组)的局部放电量可能来自线端套管、中点套管、有载调压分接开关或无励磁分接开关、引线、绕组、各种接地零部件、绝缘内部、变压器油等处。但最容易产生局部放电的地方是气隙、 绝缘件内部的气隙、变压器油中气泡。 当变压器上施加电压后，绝缘介质内承受的电场强度与介电常数成反比，如纸中含气隙，纸的介电常数比气隙的介电常数要高。因此气隙要承受较高的电场强度，而气隙的允许场强又低。因此，纸中气隙是绝缘上的薄弱点，最易产生局部放电。当然气隙会不会产生局部放电要达到两个因素：首先，气隙上的承受场强超过起始局部放电允许场强；其次气隙内要存在一定的有效自 由电子。 所以，要控制绝缘材料内不准有气隙存在，包括制造中剩留的气隙及运行中绝缘材料裂解出的气体所形成的气隙，在绝缘件干燥时要注意加温与降温的速度，防止骤热膨胀后形成绝缘件开裂层中的气隙。变压器油必须脱气后才能注入变压器中。要控制最热点温度不超过140℃～160℃，避免纸和油的裂解。变压器试验前要停放足够时间，局部放电试验前要将顶部存气，通过放 气阀释放尽。
（一）简单的EMD程序 function imf = emd(x) % Empiricial Mode Decomposition (Hilbert-Huang Transform) % imf = emd(x) % Func : findpeaks x = transpose(x(:));%转置 imf = []; while ~ismonotonic(x) %当x不是单调函数，分解终止条件 x1 = x; sd = Inf;%均值 %直到x1满足IMF条件，得c1 while (sd > 0.1) | ~isimf(x1) %当标准偏差系数sd大于0.1或x1不是固有模态函数时，分量终止条件 s1 = getspline(x1);%上包络线 s2 = -getspline(-x1);%下包络线 x2 = x1-(s1+s2)/2;%此处的x2为文章中的h sd = sum((x1-x2).^2)/sum(x1.^2); x1 = x2; end imf{end+1} = x1; x = x-x1; end imf{end+1} = x; % FUNCTIONS function u = ismonotonic(x) %u=0表示x不是单调函数，u=1表示x为单调的 u1 = length(findpeaks(x))*length(findpeaks(-x)); if u1 > 0, u = 0; else, u = 1; end function u = isimf(x) %u=0表示x不是固有模式函数，u=1表示x是固有模式函数 N = length(x); u1 = sum(x(1:N-1).*x(2:N) < 0); u2 = length(findpeaks(x))+length(findpeaks(-x)); if abs(u1-u2) > 1, u = 0; else, u = 1; end function s = getspline(x) %三次样条函数拟合成元数据包络线 N = length(x); p = findpeaks(x); s = spline([0 p N+1],[0 x(p) 0],1:N);
变压器局部放电是怎么回事？ 局部放电主要是变压器、互感器以及其他一些高压电气设备在高电压的作用下，其内部绝缘发生的放电。这种放电只存在于绝缘的局部位置，不会立即形成整个绝缘贯通性击穿或闪络，所以称为局部放电。局部放电量很微弱，靠人的直觉感觉，如眼观耳听是察觉不到的，只有灵敏度很高的局部放电测量仪器才能把它检测到。 变压器内部绝缘在运行中长期处于工作电压的作用下，特别是随着电压等级的提高，绝缘承受的电场强度值很高，在绝缘薄弱处很容易产生局部放电，产生局部放电的原因是:电场过于集中于某点，或者说某点电场强度过大，如固体介质有气泡，杂质未除净;油中含水、含气、有悬浮微粒;不同的介质组合中，在界面处有严重电场畸变。局部放电的痕迹在固体绝缘上常常只留下一个小斑，或者是树枝形烧痕。在油中，则出现一些分解的小气泡。 局部放电时间虽短，能量也很小，但具有很大的危害性，它的长期存在对绝缘材料将产生较大的破坏作用，一是使邻近局部放电的绝缘材料，受到放电质点的直接轰击造成局部绝缘的损坏，二是由放电产生的热、臭氧、氧化氮等活性气体的化学作用，使局部绝缘受到腐蚀老化，电导增加，最终导致热击穿。运行中的变压器，内部绝缘的老化及破坏，多是从局部放电开始。
变压器局部放电的检测方法一般有: 1、电测法。利用示波仪或无线电干扰仪，查找放电的特征波形或无线电干扰程度。 2、超声波测法。检测放电中出现的声波，并把声波变换为电信号，录在磁带上进行分析，利用电信号和声信号的传递时间差异，可求得探测点到放电点的距离。 3、化学测法。检测油中各种溶解气体的含量及增减变化规律。该测试法可发现油中的组成、比例以及数量的变化，从而判定有无局部放电(或局部过热)。 此外，近年来还研制出局部放电在线检测仪，能在变压器运行中进行自动检测局部放电。 为防止局部放电的发生，制造单位应对变压器进行合理的结构设计;精心施工，提高材料纯净度，严格处理各个环节的质量。运行单位应加强变压器维护、监测等工作，以有效地防止变压器局部放电的发生。
浅谈电力变压器局部放电带电检测及定位技术 发表时间：2017-08-07T15:02:24.647Z 来源：《电力设备》2017年第10期作者：江泓虞晓巍孟鑫[导读] 摘要：我国的经济社会不断发展，电力行业也进入了快速发展阶段。在电力系统中，电力变压器的应用非常广泛。 （上海久隆电力（集团）有限公司变压器修试分公司 200436）摘要：我国的经济社会不断发展，电力行业也进入了快速发展阶段。在电力系统中，电力变压器的应用非常广泛。值得注意的是，电力变压器在应用的过程中会容易携带电荷，引发安全事故，阻碍电力系统的平稳运行。为了避免上述问题出现，需要对电力变压器的放电区域进行检测和定位。本文将具体探讨电力变压器的局部放电带电检测及定位技术，希望能为相关人士提供一些参考。 关键词：电力变压器；局部放电；检测及定位技术引言 进入新世纪以来，我国的市场经济持续繁荣，社会生产生活的用电量持续膨胀，电力行业迎来了前所未有的发展机遇和挑战。如今我国的电网规模不断扩大，如何保障电网的平稳运行成为电力行业关注的重点。在电力系统中，电力变压器是重要的组成部分，但是在应用电力变压器的过程中经常会出现局部带电的情况。为了弥补电力变压器的物理缺陷，应用科学的局部放电带电检测及定位技术势在必行。 1电力变压器局部放电带电检测及定位技术的发展就电力变压器的发展情况来看，电力变压器的局部放电带电检测及定位技术主要经历了三个发展阶段：第一个发展阶段时上个世纪七十年代到八十年代。这一时期发达国家的电力行业开始发展，为了测量电力设备的各项参数，经常要应用直接测算的方法[1]。这一时期测算人员承担着较大的安全风险，经常会受到泄露电流的伤害。第二个发展阶段是上个世纪八十年代到九十年代。这一时期出现了大量的测算仪器，传统人工测算方法逐渐落后于时代发展的潮流，放电带电检测技术开始朝着数字化的方向发展。第三个发展阶段是从上个世纪九十年代到现如今。互联网技术不断发展，在网络技术的支撑之下，现代先进科技兴起，如微电子技术、传感技术等等，推动了各个行业的现代化。电力变压器的局部放电带电检测及定位技术由传统的线下检测转换为线上检测，通过获取电力变压器的运行数据，可以定位电力变压器的故障区域。我国在上个世纪八十年代引进了线上检测技术，并取得了显著成果。进入新世纪以来，我国的现代科技突飞猛进，线上检测技术进入了大众的视野，电力行业和线上检测的融合更加密切。 2电力变压器局部放电带电检测及定位的常用技术 2.1脉冲电流法 首先，脉冲电流法是电力变压器局部放电带电检测及定位的常用技术之一。在应用电力变压器的过程中，变压器回路会产生脉冲电流，通过测算脉冲电流，可以计算变压器不同区域的电荷量[2]。一般来说，电力变压器各个区域的电荷量相对固定，如果超过了额定电量，可以采取相应的制动举措。在应用脉冲电流法的过程中，可以使用两类传感器，一种是窄带传感器，一种是宽带传感器。第一种传感器的频宽虽然较小，但是对外界干扰信号的防御能力比较强。第二种传感器的抗干扰性不如前者，但是对信号的接收效率和转换效率比较高。当电力变压器运作时，内部会产生大量电流，如果出现了局部放电的问题，这些电流会流经地面，把传感器和电力变压器的回路相连接，当变压器通过脉冲电流时，传感器会在第一时间把电信号发送给决策系统，并对放电区域进行精准定位。 2.2特高频检测法 其次，特高频检测法是电力变压器局部放电带电检测及定位的常用技术之一。在应用电力变压器的过程中，如果出现了局部电流，会辐射高频电磁波，此时应用特定仪器对电磁波信号进行截取，可以判定电力变压器的局部故障，提高电力变压器放电检测的效率。在应用这一方法时，需要把铁芯引到地面的导线上，高频电磁波产生电位差，电流和电力变压器的电源电压会出现不相对称的情况，为了避免受到外界的磁场干扰，可以采用屏蔽装置，把屏蔽体安装在电力变压器的外部。在屏蔽装置安装完毕之后，可以对电力变压器的电磁波频率进行分析，如果回路电流加大，说明变压器的某个区域电磁波频率过大，电力变压器出现了局部带电故障[3]。 2.3再次，超声检测法也是电力变压器局部放电带电检测及定位的常用技术之一。超声检测法和贴高频检测法具有相似之处。当电力变压器出现局部放电故障时，不仅会对电磁波产生影响，还会对声波产生影响，因此只需对电力变压器的局部超声波进行检测，就可以判断电力变压器的放电位置。在应用这种方法时，需要借助频率范围为100k赫兹左右的压电传感器，避免受到外界的噪声污染。在电力变压器出现局部放电的问题时，声波分子会剧烈运动，甚至发生碰撞，加大电力变压器内部的压力。脉冲式的压力对声波产生作用，发出相应的声音信号。此时应用压电传感器，对超声波进行感应，可以测算电力变压器内部的振动频率和振动幅度[4]。 3电力变压器局部放电带电检测及定位的新兴技术 3.1定向耦合差动平衡技术 首先，在电力变压器的局部放电带电检测及定位中，定向耦合差动平衡技术的应用越来越广泛。这一技术是新兴的现代技术，其基本原理是对电力变压器的电磁信号进行抑制，以此对放电区域形成屏蔽墙。在电力变压器的检测中应用这一方法，不仅能判断放电带电区域的位置，还能判断不同放电区域负荷电流的强弱。电力变压器在运行过程中，可能不止一处发生了带电放电问题，双相脉冲电流或三相脉冲电流共同发出脉冲信号，在电容耦合作用下，信号强弱会有一定区别，根据脉冲信号的大小，可以判定放电区域的相位。 3.2分形理论放电检测技术 其次，在电力变压器的局部放电带电检测及定位中，分形理论放电检测技术的应用越来越广泛。所谓的分形理论，就是对带电区域的放电量、放电次数进行判断和识别，提取谱图中的特征参数[5]。分形理论以人工智能技术作为基础，在应用的过程中，需要把电力变压器分成不同维度，并掌握其中的分形规律。 结论 综上所述，为了弥补电力变压器的物理缺陷，应用科学的局部放电带电检测及定位技术势在必行。 参考文献 [1]朱学成,高自伟,盛阿芳,张健,张洪达,李童.变压器局部放电带电检测系统的应用[J]. 黑龙江电力,2011,(06):473-474+477. [2]张献.电力变压器局部放电检测技术现状与新技术[A].天津市电机工程学会(Tianjin Society of Electrical Engineering)、天津市电工技术学会.天津市电机工程学会2012年学术年会论文集[C].天津市电机工程学会(Tianjin Society of Electrical Engineering)、天津市电工技术学会:,2012:4.
变压器试验基础与原理 1．概述 随着电力系统电压等级的不断提高，为使输变电设备和输电线路的建设和使用更加经济可靠，就必须改进限制过电压的措施，从而降低系统中过电压（雷电冲击电压和操作冲击电压）的水平。这样，长期工作电压对设备绝缘的影响相对地显得越来越重要。 电力产品出厂时进行的高电压绝缘试验（如：工频电压、雷电冲击电压、操作冲击电压等试验），其所施加的试验电压值，只是考核了产品能否经受住长期运行中所可能受到的各种过电压的作用。但是，考虑这种过电压值的试验与运行中长期工作电压的作用之间并没有固定的关系，特别对于超高电压系统，工作电压的影响更加突出。所以，经受住了过电压试验的产品能否在长期工作电压作用下保证安全运行就成为一个问题。为了解决这个问题，即为了考核产品绝缘长期运行的性能，就要有新的检验方法。带有局部放电测量的感应耐压试验（ACSD 和ACLD）就是用于这个目的的一种试验。 2．局部放电的产生 对于电气设备的某一绝缘结构，其中多少可能存在着一些绝缘弱点，它在－定的外施电压作用下会首先发生放电，但并不随即形成整个绝缘贯穿性的击穿。这种导体间绝缘仅被局部桥接的电气放电被称为局部放电。这种放电可以在导体附近发生也可以不在导体附近发生（GB/T 7354-2003《局部放电测量》）。 注1：局放一般是由于绝缘体内部或绝缘表面局部电场特别集中而引起的。通常这种放电表现为持续时间小于1微秒的脉冲。 注2：“电晕”是局放的一种形式，她通常发生在远离固体或液体绝缘的导体周围的气体中。 注3：局部放电的过程除了伴随着电荷的转移和电能的损耗之外，还会产生电磁辐射、超声、发光、发热以及出现新的生成物等。 高压电气设备的绝缘内部常存在着气隙。另外，变压器油中可能存在着微量的水份及杂质。在电场的作用下，杂质会形成小桥，泄漏电流的通过会使该处发热严重，促使水份汽化形成气泡；同时也会使该处的油发生裂解产生气体。绝缘内部存在的这些气隙（气泡），其介电常数比绝缘材料的介电常数要小，故气隙上承受的电场强度比邻近的绝缘材料上的电场强度要高。另外，气体（特别是空气）的绝缘强度却比绝缘材料低。这样，当外施电压达到某一数值时，绝缘内部
第34卷第2期福州大学学报(自然科学版)Vol.34No.2 2006年4月Journal of Fuzhou University(Natural Science)Apr.2006 文章编号:1000-2243(2006)02-0260-05希尔伯特-黄变换谱及其在地震信号分析中的应用 陈子雄,吴琛,周瑞忠 (福州大学土木建筑工程学院,福建福州350002) 摘要:介绍了希尔伯特-黄变换(HHT)这一非线性、非平稳信号处理方法,并利用HHT处理了地震工程中 常用的El Centro地震波,得到了该信号的Hilbert谱、边际谱和能量谱,提取了该信号的主要动力特性,并与 该信号的Fourier分析结果进行了对比,显示出HHT这一方法的优越性. 关键词:希尔伯特-黄变换;经验模态分解;固有模态函数;地震信号 中图分类号:TU311.3文献标识码:A Hilbert-Huang transform spectru m and its application in seismic signal analysis CHEN Zi-xiong,W U Chen,ZHOU Rui-zhong (College of Civil Engineering and Architecture,Fuzhou University,Fuzhou,Fujian350002,China) Abstract:HHT is a ne w method to deal with non-linear and non-stationary data.El Centro earth- quake wave is analyzed by HHT.Through the way,Hilbert spectrum,marginal spectrum and energy spec trum are got and dynamic property is extrac ted.The comparison between HHT spectrum and Fourier spec trum is made and the superiority of HHT is demonstrated. Keyw ords:Hilbert-Huang transform;empirical mode decomposition;intrinsic mode function;seismic signal 地震信号具有短时、突变等特点,是一种典型的非平稳随机信号,必须对其进行分析与处理,才可以提取信号的主要特征.传统的Fourie r变换能够表述信号的频率特性,但不提供任何时域信息[1],而小波分析虽然在时域和频域都具有很好的局部化性质,但本质上仍是一种窗口可调的Fourier变换,在小波窗内的信号必须是平稳的,因而没有根本摆脱Fourier分析的局限[2].小波基的选择也是信号分析中的一个重要问题,另外,小波基的有限长会造成信号能量的泄漏,使信号的能量-频率-时间分布很难定量表述. Hilbert-Huang变换(HH T)的信号处理方法被认为是近年来对以Fourier变换为基础对线性和稳态谱分析的一个重大突破[2].它由经验模态分解(E mpirical Mode Decomposition,E MD)方法和Hilbert变换(H T)两部分组成,其核心是E MD分解.该方法采用了固有模态函数(Intrinsic Mode Function,I MF)概念以及将任意信号分解为I MF组成的思想,即E MD法,使得瞬时频率具有实际的物理意义[3].它不受Fourier分析的局限,可依据数据本身的时间尺度特征进行模态分解,分解过程中保留了数据本身的特性,再对各I MF分量进行Hilbert变换,得到信号能量在时间尺度上的分布规律,实现地震动力特性的提取. 1Hilbert-Huang变换 1.1经验模态分解和固有模态函数 经验模态分解(EMD)的目的是通过对非线性非平稳信号的分解获得一系列表征信号特征时间尺度的固有模态函数(I MF),使得各个I MF是窄带信号,可以进行Hilbert分析.首先设定两个条件:1整个时间序列的极大极小值数目与过零点数目相等或最多相差一个;o时间序列的任意点上,由极大值确 收稿日期:2005-07-27 作者简介:陈子雄(1981-),男,硕士研究生;通讯联系人:周瑞忠,教授. 基金项目:教育部博士点专项科研基金资助项目(20040386004)
浅谈变压器的局部放电问题 摘要：电力变压器是电力系统中重要的电气设备之一，其运行状态的好坏将直 接影响着电网的安全运行。当变压器使用处理不当的变压器油或制造工艺的原因，变压器中会有局部放电现象。电力变压器绝缘缺陷如果长时间不被解决，将会导 致其内部绝缘状况下降，严重时会引起局部电力系统发生崩溃，给人们的生产和 生活带来巨大损失。基于此，文章就变压器的局部放电问题进行简要的分析，希 望可以提供一个借鉴。 关键词：变压器；局部放电；问题 1.局部放电概述 理论上，变压器稳定运行的实现条件是要通过短时工频耐受电压以及冲击耐 压试验。在变压器技术发展的过程中，实际生产及试验总结出的经验显示，变压 器电压未超过额定值时，也难以避免绝缘故障现象产生。事实上，变压器因其制 造工艺或环影响不可避免地存在相对薄弱的部分，该部分在变压器工作时产生局 部放电，绝缘性能因此降低，长此以往最终导致击穿现象的发生，严重影响经济 和人身安全。由此可见，对于变压器特别是超高压变压器在长期工作电压下能否 正常稳定工作，除了要通过短时工频耐受电压以及冲击耐压实验，还要检验是否 会发生局部放电现象。 局部放电广泛存在于工业场合中，该现象可以发生在绝缘材料内部、表面和 置于气体环境中的电极。固体绝缘内部发生局部放电现象的原因是由于绝缘材料 在生产时技术水平不达标，绝缘材料内掺杂了气泡等杂质，或者是由于固体绝缘 材料在长期的工作中发生劣化分解出气泡和杂质，造成绝缘材料部分区域电气强 度下降。液体绝缘材料发生局部放电的主要原因是变压器油纸绝缘材料长期工作 发生电离产生气泡和杂质，在电场力的作用下形成小桥，局部放电沿小桥发生。 绝缘材料表面发生局部放电通常是绝缘材料表面工艺不达标，有毛刺、裂痕造成 电场分布集中产生放电现象，因此局部放电长期存在绝缘设备时会对其产生隐患。 局部放电的基本特征为分布不集中且产生的范围极小，因此它对绝缘介质本 身的击穿电压的影响可以忽略不计。但是在局部放电现象过程中的绝缘物质和运 动中的微观粒子发生多次碰撞而损耗，碰撞所产生的物质与绝缘介质发生化学反 应导致绝缘介质遭到侵蚀；同时。受损部分的场强增强导致温度升高，使绝缘物 质受损失去绝缘特性。有些绝缘物质因自身性能及外界环境影响在稳定工作时也 会发生局部放电现象，该现象就会在变压器运行过程中持续存在，将对变压器性 能产生显著影响。因此对设备绝缘状态检测是绝缘物质的性能及状态评估的判据 之一。 2.变压器产品产生局部放电的因素 2.1绝缘内部的气隙 （1）环氧浇注变压器，环氧树脂固化物中的气隙在环氧浇注中，通常采用的是真空浇注。不管是真空搅拌、真空混料、还是真空浇注，抽真空的目的就是抽 掉环氧树脂、固化剂、促进剂、增韧剂、色料、填料中的气体，使之环氧固化物 尽可能不存在气泡。但是，在浇注中由于真空度不够高、抽空的时间不够长，不 能较彻底地脱气，使之环氧树脂固化物中残存着一些气隙，在运行中这些气泡必 定会产生局部放电。 （2）油浸变压器油中的气体在注油前需要进行真空滤油，滤油的目的是为了滤掉油中的杂质并脱水脱气，对于110kV的产品而言，变压器油的含水量应小于