对电缆局部放电定位方法的探讨与研究 发表时间：2016-10-08T13:17:06.183Z 来源：《电力设备》2016年第13期作者：文胜格 [导读] 总结各个方法的特点，并有针对性的提出建设性意见，以促进缆局部放电检测方法的正确选用。 （广州南方电力技术工程有限公司 510000） 摘要：近年来电缆局部放电的测量技术发展较快，方法较多，本文对当下局部放电检测的部分方法进行分析和对比，总结各个方法的特点，并有针对性的提出建设性意见，以促进缆局部放电检测方法的正确选用。 关键词：电缆；局部放电；定位 1 电力电缆局部放电的原因 局部放电指的是在电场发挥作用的情况下，电力设备中只有部分位置出现放电现象，但导体并没有被电压击穿形成放电通道，也就是击穿的情况还没有发生。局部放电出现的主要的原因是电介质的分布不均匀，绝缘体各个部位所处的电场强度不一，一些位置出现的电场强度达到了击穿场强的程度，就会导致放电的情况发生，但其他部分仍然具备绝缘性能。电气产品当中的固、液绝缘体在制作的过程中不可能处于非常致密的状态，其中就会有一些杂质，这些杂质就是一些碎粉、气泡等。制作的过程中造成绝缘老化的现象，而另一些则是在使用的过程就导致了老化的情况出现。这些杂物的电导和介电常数和一般的绝缘物之间存在差异，在外部电压的作用下，就会获得相对更高的场强。在外部电压持续升高到一定程度之后，这些杂物的场强就会比附近的场强高，这个部位就会出现局部放电的情况。 2 电力电缆局部放电定位方法分析 2.1 光学方法 迈克尔逊干涉法是一种使用光学手段处理局部放电的方法。这种检测方法当中主要由光源、光纤绕圈传感器和光纤耦合器等部分组成。整个系统的光源首先发射出两道光，其中一道在信号臂光纤之中运行，另外一道则在参考臂光纤之中运行，超声波对前者光纤的绕圈探头发挥作用，另外一个耦合器就会将两道光实施重复性的耦合，两道光开始互相干扰，随后顺着光纤原路回到光敏元件之中，进而得到电信号，在对信号进行调试之后，对检测得到的外部放电信息进行还原破解。光学传感器作为一种正在研究中的新型局放传感器，具有灵敏度高、传输距离远、无需供电、光性佳、损耗低等优点，是一种很有前途的传感器。问题就是其灵敏度不足、无法抵御来自多个方向的干扰，由于其安装复杂、传输所用的保偏光纤价格高等原因，离实际应用还有一定的距离。具体过程见图1。 图1 迈克尔逊干涉超声—光检测系统 2.2 差分法 差分法是日本最开始研究出的一种方式，其基本原理见下图，使用两块金属箔专用的粘合剂, 将其黏在电缆中部接头两边的金属屏蔽层之上，无需接触电缆或接头内部的任何部件，故不影响原有的绝缘性能，而且安装也很简单，适用于现场及在线监测。金属箔与屏蔽层之间就可以形成差不多2000pF 的等效电容。然后将其个电阻值为50Ω 的电阻放置在两块箔之间，在上述电容的支持下，就可以形成一个检测回路。如果电缆中的某个部分出现放电，电力产生的信号和绝缘层的等效电容就发生耦合效应，回路就会出现电流，电阻就能捕捉相应的信号。可能检测时受到环境因素影响，环境湿度和周围电器的使用都可能对金属箔稳定性产生影响，并且易受外界电磁噪声干扰，所以必须保证检测环境的良好。 图2 差分法检测构成和原理图 2.3 方向耦合 方向耦合传感器在使用和安装的过程中需要将其安装电缆的外半导体层和金属屏蔽层之间，并且在电缆接头两侧都安置方向耦合器。如果电缆中存在局部放电情况，其信号就会在其中存在传输的状况，于是在等效电容和线圈之中就可以检测到脉冲信号。如果只有A 点和C 点检测到脉冲，说明接头左侧有局部放电故障；B 点和C 点检测到脉冲就说明是接头处有局部放电故障；如果B 点和D 点检测到脉冲就说
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 。
电力变压器主要技术参数 变压器在规定的使用环境和运行条件下，主要技术数据一般都都标注在变压器的铭牌上。主要包括：额定容量、额定电压及其分接、额定频率、绕组联结组以及额定性能数据（阻抗电压、空载电流、空载损耗和负载损耗）和总重。 A、额定容量（kVA）：额定电压.额定电流下连续运行时,能输送的容量。 B、额定电压（kV）：变压器长时间运行时所能承受的工作电压.为适应电网电压变化的需要, 变压器高压侧都有分接抽头,通过调整高压绕组匝数来调节低压侧输出电压. C、额定电流(A):变压器在额定容量下,允许长期通过的电流. D、空载损耗（kW）: 当以额定频率的额定电压施加在一个绕组的端子上，其余绕组开路时 所吸取的有功功率。与铁心硅钢片性能及制造工艺、和施加的电压有关. E、空载电流（%）: 当变压器在额定电压下二次侧空载时,一次绕组中通过的电流.一般以额 定电流的百分数表示. F、负载损耗（kW）: 把变压器的二次绕组短路,在一次绕组额定分接位置上通入额定电流, 此时变压器所消耗的功率. G、阻抗电压（%）：把变压器的二次绕组短路,在一次绕组慢慢升高电压,当二次绕组的短路 电流等于额定值时,此时一次侧所施加的电压.一般以额定电压的百分数表示. H、相数和频率：三相开头以S表示，单相开头以D表示。中国国家标准频率f为50Hz。国 外有60Hz的国家（如美国）。 I、温升与冷却：变压器绕组或上层油温与变压器周围环境的温度之差,称为绕组或上层油面的温升.油浸式变压器绕组温升限值为65K、油面温升为55K。冷却方式也有多种：油浸自冷、 强迫风冷，水冷，管式、片式等。 J、绝缘水平：有绝缘等级标准。绝缘水平的表示方法举例如下：高压额定电压为35kV级，低压额定电压为10kV级的变压器绝缘水平表示为 LI200AC85/LI75AC35，其中LI200表示该变压器高压雷电冲击耐受电压为200kV，工频耐受电压为85kV，低压雷电冲击耐受电压为75kV，工频耐受电压为35kV.奥克斯高科技有限公司目前的油浸变压器产品的绝缘水平为
随着新增发电装机的不断增长，我国对各类变压器的需求也持续增长。近年来，国内变压器行业通过引进国外先进技术，使变压器产品品种、水平及高电压变压器容量都有了大幅提高。国内企业生产的变压器品种包括超高压变压器、换流变压器、全密封式变压器、环氧树脂干式变压器、卷铁心变压器、组合式变压器等。此外，随着新材料、新工艺的不断应用，国内各变压器制造企业还不断研制和开发出各种结构形式的变压器，以适应市场发展。 1变压器行业规模和市场结构分析 目前，我国注册的变压器生产企业1000多家，有能力生产500kV 变压器的企业不超过10家，其中包括特变电工的沈阳变压器厂、衡阳变压器厂、西安变压器厂、保定天威保变电气股份有限公司、常州 压器有限公司等；能生产220kV变压器的企业不超过30家，生产110kV级的企业则有100家左右，其中年产超过百台的企业有特变电工衡变、沈变，保变、青岛青波、华鹏等厂家；生产干式配电变压器的企业约有100家，生产能力在100万kV?A以上的企业有顺德、金乡、许继、华鹏等厂家；生产箱式变压器的企业有600~700家。
我国变压器行业规模庞大，但中小企业居多。根据截止2008年11月的统计，我国变压器行业内共有企业1589个，工业总产值超过1亿的只有130多家，员工人数超过2000人的只有16家。根据统计，销售收入最高的保定天威达到了107.9亿元，占全行业的5.86%，前10名企业的累计份额为20.6%。近年来，通过技术改造、兼并重组和扩张等方式，我国变压器类产品的生产能力大幅度提升。例如，特变 生产厂，保定天威拥有保定、秦皇岛、合肥等生产厂。三个集团变压器类产品的生产能力均接近或超过80000MV?A。与此同时，以华鹏、达驰、青岛、钱江等企业为代表的生产企业也在逐步地扩大自己的生产规模，提高自己的生产能力，年生产能力均在千万千瓦时以上。 中国投资，近年来在我国建立的变压器合资生产企业，如ABB、西门子、阿海珐、东芝、晓星等，在中国变压器市场上尤其是在高电压等级产品上占有一定的份额。 目前，在中国境内生产变压器的企业主要分为四大阵营：ABB、阿海珐、西门子、东芝等几大跨国集团公司以绝对优势形成了第一阵营，占据20%～30%的市场份额，且市场份额仍在不断扩大；保变、西变、特变等国内大型企业通过提升产品的技术水平和等级，占有
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
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
电力变压器故障检测技术的现状与发展趋势白文海 发表时间：2019-05-31T09:38:19.970Z 来源：《电力设备》2019年第1期作者：白文海[导读] 摘要：在电能的传输和配送过程中，电力变压器是能量转换、传输的核心，是国民经济各行各业和千家万户能量来源的必经之路，是电网中最重要和最关键的设备。 （江苏大唐国际吕四港发电有限责任公司江苏省 226246）摘要：在电能的传输和配送过程中，电力变压器是能量转换、传输的核心，是国民经济各行各业和千家万户能量来源的必经之路，是电网中最重要和最关键的设备。电力设备的安全运行是避免电网重大事故的第一道防御系统，而电力变压器是这道防御系统中最关键的设备。变压器的严重事故不但会导致自身的损坏，还会中断电力供应，给社会造成巨大的经济损失。因此，本文对电力变压器故障检测技术 的现状与发展趋势进行分析。 关键词：电力变压器；故障检测技术；现状；发展趋势作为电力系统中的关键组成部分，变压器的稳定运作对发挥电气设备的作用以及价值有着关键的影响，只有为电力变压器的正常运作营造良好的环境，才能够提高整个电力系统的稳定性。对于电力公司来说，在实践运作的过程之中需要积极地引进先进的变压器设备，严格按照各项工作落实的实质要求，采取水平较高的变压器故障检测技术，通过建立良性运作的管理机制来发挥电力变压器应有的作用，只有这样才能够从整体上促进电力系统的稳定性，实现安全供电以及正常供电。 1变压器常见故障产生原因 1.1变压器渗油 密封材料的工艺质量较差，密封结构的设计和制造工艺比较粗糙，变压器在出厂前没有试装；剪裁、下料的工艺质量差和焊工水平低导致焊接质量差，假焊现象、背面焊接不好导致焊结构不合理；采购人员不了解相关的技术参数随意采购不合标准的部件；由于专业班组管理不到位、技术不过关导致变压器安装和大修后渗油率超过2%；装配过程中密封胶垫压得过紧、法兰和箱盖紧偏、密封面不平等都会使装配程序不符合专业标准。 1.2短路故障 变压器的短路故障一般是发生在变压器的出口电路。若发生短路故障，变压器绕组可能通过额定电流数十倍的短路电流，短路电流会在绕组上产生大量的热及电动力，从而使绕组变形甚至绝缘损坏，还会使其内部的压紧装置、引线、套管和油箱发生变形、位移等损伤，更甚者还会产生火灾。 1.3绝缘故障 变压器绝缘是变压器在正常工作、运行的基本条件。电力变压器绝缘有主绝缘和绕组纵绝缘，主绝缘一般是指辐向主绝缘和绕组端部主绝缘以及引线至接地体和其相对应部分的绝缘等，绕组纵向绝缘是指满足变压器运行中沿线段间及匝间电位梯度而采取的绝缘措施。电力变压器通常采用矿物油作为绝缘和散热的媒质，采用绝缘纸及纸板来绝缘。在长时间运行中，这些化合物由于受电场，水分、温度、机械力的作用，会逐渐劣化，引起故障，并最终导致变压器寿命的终结。 2变压器故障检测技术 2.1在线监测技术 在线监测技术主要使用的是振动分析法和局部放电检测法等两种。一是，振动分析法。该分析方法指的是变压器运行时，要监测变压器的振动信号的强弱，并且分析总结出现这样监测结果的原因，进而可以对变压器的运行状态进行实时的检测，有利于及时发现故障问题，在小故障酿成大故障前，便得到解决。二是，局部放电检测法。该检测方法指的是变压器在运行过程中的机械内部出现故障，进而引发了局部的放电现象，这样会影响放电的水平和放电的速度。所以有必要针对变压器的局部放电情况，加强日常地有效地判断，检测变压器安全隐患是否存在，并对这些问题进行有针对性地解决，来确保机械的安全稳定运行。 2.2气相色谱仪技术 许多的电力企业在稳定运作的过程之中，为了有效地避免各类故障所带来的影响以及损失开始积极的采取气相色谱仪技术，通过这种技术来分析检测混合气体之中的不同组成部分。不可否认，该技术的应用能够有效的促进工作效率的提升，同时还能够真正的实现安全可靠和操作简便。另外结合相关的实践调查可以看出，气相色谱仪技术获得了广泛的应用。在进行气体检测技术应用的过程之中，许多工作人员可以通过高分子膜来实现油气的有效分离，另外高分子聚合物还能够直接透过变压器油中溶解的气体来平衡整个变压器设备，保证变压器设备的稳定运作。当然，如果情况较为特殊并且需要用到变压器，对不同的气体进行检测就可以采取纳米晶型半导体传感器，通过这种形式来促进气体的扩散，更好地实现整个设备的稳定运作。 2.3感器列阵技术 对于感器列阵技术而言，在变压器故障检测技术中该技术也起到了十分重要的作用。为此，电力检测维修工作人员需要熟练地掌握该项技术，并将该项技术科学合理地运用到检测故障的工作，可以有效提高变压器的安全运行指数，使得运行的状态不受到外界干扰。并且由于这项传感器具有以下的优点∶选择性高、敏感度高等优点，使用传感器进行在线检测，进而提高检测故障气体的浓度的速度，有利于含量的检测，可见不但可以提高检测的速度，而且还可以提升变压器故障检测技术水平，降低变压器的检测故障的出现的几率。 2.4红外光谱技术 检修人员可以利用红外光谱来进行有效的检测，该技术的运用以及精确度相对比较高，同时检测速度快，后期的维修环节较为简单，因此能够有效的保障整个电力变压器故障的及时检测，充分地发挥不同技术的作用。从目前来看，在应用红外光谱技术的过程之中，电力检修人员可以结合不同的检测仪器将定量分析与定性分析相结合，了解电力变压器产生故障的真实原因，对不同的气体属性进行有效的监测，了解检测之后气体能量的具体变化，从目前来看，红外光谱技术的应用也十分普遍。 2.5其他监测措施的运用 低压脉冲测试也可作为一项实用、有效的变压器实时状态的探测方案，经实践验证已应用在检测变压器能否通过短路试验的有效措施。另外，电路绕组间运行的漏感测试、绝缘电阻验测及油的相对性湿度检测等也可作为变压器状态的监测实用方案。 3变压器状态检修技术的发展趋势
试 验 研 究 变压器绕组的局部放电定位研究 罗旖旎1，黄超2 （1．长沙电力职业技术学院，湖南长沙410000；2．长沙理工大学电气与信息工程学院， 湖南长沙410076） 摘要：通过ATP－Draw建立了变压器单绕组模型，模拟了局部放电脉冲在绕组中的传播过程，并介绍了基于分段绕组传递函数的局部放电定位方法。 关键词：变压器；绕组；局部放电；传递函数 中图分类号：TM406文献标识码：B文章编号：1001－8425（2009）03－0043－04 Research on Partial Discharge Location in Transformer Winding LUO Yi－ni1,HUANG Chao2 （1．Changsha Vocational＆Technical College of Electricity,Changsha410000,China; 2．Changsha University of Science＆Technology,Changsha410076,China）Abstract：The model of single phase transformer winding is established by ATP－Draw．The propagation process of partial discharge pulses along the windings is simulated．The method of partial discharge location based on the theory of sectional winding transfer functions is introduced． Key words：Transformer；Winding；Partial discharge；Transfer function 1引言 变压器的绝缘状况是影响电力系统安全稳定运行的重要因素，而变压器内部产生的局部放电又是导致绝缘劣化的重要原因，因此，局部放电监测对于变压器的安全运行来说是十分必要的。 笔者通过ATP－Draw建立单绕组模型，模拟了局部放电脉冲的传播，分析了局部放电脉冲的传播特性，如信号能量和幅值衰减、波形畸变和延时等。通过MATLAB程序计算了这些特性与变压器绕组和绝缘结构、脉冲传播的路径和距离存在的关系，并在此基础上进行了研究分析，介绍了基于分段传递函数这一电气定位方法，实现了对变压器单个点局部放电的精确定位。 2仿真分析 随着计算机技术的发展，仿真受到了更多学者们的青睐。由于许多试验是破坏性的、不可逆转的或者是根本无法模拟的，因此无法在现实中进行，而仿真则弥补了这些缺陷。它具有灵活、适应 性强、经济、省时而且能重复进行的特点。为了对变压器局部放电源进行电气定位，需要了解在不同位置发生的放电脉冲沿绕组传播至测量点的变化规律，探求放电位置不同时脉冲传播的差异，利用ATP－Draw仿真软件结合MATLAB能很好地对此进行研究。 2．1建立单绕组模型 变压器绕组实质上是由类似均匀传输线的导线绕制而成，传播局部放电信号的变压器绕组可认为是一个分布参数网络。在ATP－Draw中变压器单绕组模型如图1所示，其中R、L、C、K分别是绕组单位长度的电阻、主电感、对地电容和纵向电容。从图1中可见，该模型由N个相同结构的段落组成，并在 0123N－1 N－2N R L K C y1 y2 x x 图1变压器绕组模型 Fig．1Model of transformer winding 第46卷第3期 2009年3月TRANSFORMER Vol．46 March No．3 2009
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
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
电力变压器技术参数详解 变压器在规定的使用环境和运行条件下，主要技术数据一般都都标注在变压器的铭牌上。主要包括：额定容量、额定电压及其分接、额定频率、绕组联结组以及额定性能数据（阻抗电压、空载电流、空载损耗和负载损耗）和总重。 A、额定容量（kVA）：额定电压.额定电流下连续运行时,能输送的容量。 B、额定电压（kV）：变压器长时间运行时所能承受的工作电压.为适应电网电压变化的需要,变压器高压侧都有分接抽头,通过调整高压绕组匝数来调节低压侧输出电压. C、额定电流(A):变压器在额定容量下,允许长期通过的电流. D、空载损耗（kW）: 当以额定频率的额定电压施加在一个绕组的端子上，其余绕组开路时所吸取的有功功率。与铁心硅钢片性能及制造工艺、和施加的电压有关. E、空载电流（%）: 当变压器在额定电压下二次侧空载时,一次绕组中通过的电流.一般以额定电流的百分数表示. F、负载损耗（kW）: 把变压器的二次绕组短路,在一次绕组额定分接位置上通入额定电流,此时变压器所消耗的功率. G、阻抗电压（%）：把变压器的二次绕组短路,在一次绕组慢慢升高电压,当二次绕组的短路电流等于额定值时,此时一次侧所施加的电压.一般以额定电压的百分数表示. H、相数和频率：三相开头以S表示，单相开头以D表示。中国国家标准频率f为50Hz。国外有60Hz的国家（如美国）。 I、温升与冷却：变压器绕组或上层油温与变压器周围环境的温度之差,称为绕组或上层油面的温升.油浸式变压器绕组温升限值为65K、油面温升为55K。冷却方式也有多种：油浸自冷、强迫风冷，水冷，管式、片式等。 J、绝缘水平：有绝缘等级标准。绝缘水平的表示方法举例如下：高压额定电压为35kV级，低压额定电压为10kV级的变压器绝缘水平表示为 LI200AC85/LI75AC35，其中LI200表示该变压器高压雷电冲击耐受电压为200kV，工频耐受电压为85kV，低压雷电冲击耐受电压为75kV，工频耐受电压为35kV.奥克斯高科技有限公司目前的油浸变压器产品的绝缘水平为
电力变压器最新发展趋势及现状 电力变压器是发、输、变、配电系统中的重要设备之一，它的性能、质量直接关系到电力系统运行的可靠性和运营效益。 一、电力变压器品种 （一）配电变压器我国中小型配电变压器最初是以绝缘油为绝缘介质发展起来的；进入20世纪90年代，干式变压器在我国才有了很快的发展。 （1）油浸式配电变压器S9系列配电变压器，S11系列配电变压器，卷铁心配电变压器，非晶合金铁心变压器。为了使变压器的运行更加完全、可靠，维护更加简单，更广泛地满足用户的需要，近年来油浸式变压器采用了密封结构，使变压器油和周围空气完全隔绝，从而提高了变压器的可靠性。目前，主要密封形式有空气密封型、充氮密封型和全充油密封型。其中全充油密封型变压器的市场占有率越来越高，它在绝缘油体积发生变化时，由波纹油箱壁或膨胀式散热器的弹性变形做补偿。 （2）干式变压器干式变压器由于结构简单，维护方便，又有防火、难燃等特点，我国从20世纪50年代末即已开始生产，但近10来年才开始大批量生产。干式变压器种类很多，主要有浸渍绝缘干式变压器和环氧树脂绝缘干式变压器两类。 （二）箱式变压器箱式变压器具有占地少，能伸入负荷中心，减少线路损耗，提高供电质量，选位灵活，外形美观等特点，目前在城市10Kv、35kV电网中大量应用。我国目前所使用的箱式变压器，主要是欧式箱变和美式箱变，前者变压器作为一个单独的部件，即高压受电部分、配电变压器、低压配电部分三位一体。后者结构分为前后两部分，
前部分为接线柜，后部分为变压器油箱，绕组、铁心、高压负荷开关、插入式熔断器、后备限流熔断器等元器件均放置在油箱体内。目前有些厂家，已将卷铁心变压器移置到箱式变压器中，使箱式变压器体积和质量都有所减小，实现了高效、节能和低噪声级。 （三）高压、超高压电力变压器目前，我国已具备了110kV、 220kV、330kV和500kV高压、超高压变压器生产能力。超高压变压器的绝缘介质仍以绝缘油为主，根据电网发展的需要，变压器的生产技术正在不断提高。SF6气体绝缘高压、超高压变压器正在研究开发。 二、制造水平总体讲，我国电力变压器技术处于国际20世纪90年代初的水平，少量的处于世界20世纪90年代末的水平，与国外先进国家相比，还存在一定的差距。 1、铁心材料20世纪70年代，武汉钢铁公司在引进消化吸收日本冷轧硅钢片制造技术生产冷轧硅钢片的基础上，于20世纪90年代又引进了日本高导磁晶粒向冷轧硅钢片（HI-B）制造技术，制造出了节能效果更好的电力变压器铁心材料。但是由于产品数量不能满足需求及生产工艺两方面的问题，仍然要从日本、俄罗斯以及西欧等国进口部分冷轧硅钢片。在研制配电变压器铁心用非晶合金材料方面，我国于20世纪90年代初曾由原机械部、原冶金部、原电力部、国家计委、国家经贸委、原国家科委组成了专门工作组，对非晶合金铁心材料和非晶合金铁心变压器的设计和制造工艺开展了深入研究，研制的非晶合金铁心材料基本达到原计划指标的要求，并于1994年试制出电压10kV、容量160～500kVA的配电变压器，经电力用户试用表明，基本达到实用化的要求。 但对非晶合金材料制造工艺仍需进一步改进，才能达到批量生产的要求。1998年，上海置信公司引进了美国GE公司的制造技术，用美国非晶合金材料生产了非晶合金铁心变压器，目前已能生产电压10kV、容量50
局部放电测试方法 随着电力设备电压等级的提高，人们对电力设备运行可靠性提出了更加苛刻的要求。我国近年来110kV以上的大型变压器事故中50％是属正常运行下发生匝间或段间短路造成突发事故，原因也是局部放电所致。局部放电检测作为一种非破坏性试验，越来越得到人们的重视。 虽然局部放电一般不会引起绝缘的穿透性击穿，但可以导致电介质（特别是有机电介质）的局部损坏。若局部放电长期存在，在一定条件下会导致绝缘劣化甚至击穿。对电力设备进行局部放电试验，不但能够了解设备的绝缘状况，还能及时发现许多有关制造与安装方面的问题，确定绝缘故障的原因及其严重程度。因此，高压绝缘设备都把局部放电的测量列为检查产品质量的重要指标，产品不但在出厂时要做局部放电试验，而且在投入运行之后还要经常进行测量。对电力设备进行局部放电测试是一项重要预防性试验。 根据局部放电产生的各种物理、化学现象，如电荷的交换，发射电磁波、声波、发热、光、产生分解物等，可以有很多测量局部放电的方法。总的来说可分为电测法和非电测法两大类，电测法包括脉冲电流法、无线电干扰法、介质损耗分析法等，非电测法包括声测法、光测法、化学检测法和红外热测法等。 一、电测法 局部放电最直接的现象即引起电极间的电荷移动。每一次局部放电都伴有一定数量的电荷通过电介质，引起试样外部电极上的电压变化。另外，每次放电过程持续时间很短，在气隙中一次放电过程在10 ns量级；在油隙中一次放电时间也只有1μs。根据Maxwell电磁理论，如此短持续时间的放电脉冲会产生高频的电磁信号向外辐射。局部放电电检测法即是基于这两个原理。常见的检测方法有脉冲电流法、无线电干扰法、介质损耗分析法等。 1．脉冲电流法 脉冲电流法是一种应用最为广泛的局部放电测试方法。脉冲电流法的基本测量回路见图 3-5 。图中C x 代表试品电容，Z m （Z' m ）代表测量阻抗，C k代表耦合电容，它的作用是为 C x与Z m之间提供一个低阻抗的通道。Z代表接在电源与测量回路间的低通滤波器，Z可以让工频电压作用到试品上，但阻止被测的高频脉冲或电源中的高频分量通过。 图3-5（a）为并联测量回路，试验电压U经Z施加于试品C x，测量回路由C k与Z m串联而成，并与C x并联，因此称为并联测量回路。试品上的局部放电脉冲经C k耦合到Z m上，经放大器A送到测量仪器M。这种测量回路适合于试品一端接地的情况，在实际工作中应用较多。 图3-5（b）为串联测量回路，测量阻抗Z m串联接在试品C x低压端与地之间，并经由C k形成放电回路。因此，试品的低压端必须与地绝缘。 图3-5（c）为桥式测量回路，又称平衡测量回路。试品C x与耦合电容C k均与地绝缘，测量阻抗Z m与Z m分别接在C x与C k的低压端与地之间。测量仪器M测量Z m与Z m’上的电压差。
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
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