电力变压器局部放电的电气定位及诊断浅析
摘要：电力系统输变电关键设备是电力变压器，电力变压器的可靠运行对电力系统的经济、安全有着非常大的作用，造成电力变压器绝缘劣化的重要原因是电力变压器局部放电造成的，因此对变压器局部放电的电气定位和诊断方法具有非常实用的参考且重要的价值。本文首先介绍了电力变压器局部放电检测的研究现状，接着又阐述了电力变压器绕组中局部放电的电气定位方法，在文章的最后则给出了变压器绕组中局部放电的诊断方法。
关键词：电力变压器；局部放电；电气定位
国家电能的水平体现了一个国家的综合实力，是国家经济发展最基本的基础，它关系到人民的生活水平是否可以得到提高，现在，超高压和特别高的电压的输变电技术快速的发展着。在电力输变系统中电力变压器是其中最重要的设备，电力变压器能否安全稳定可靠快速的运行关系到电力系统的运行效率的高低和电
力系统是否安全。在当今社会电力变压器主要分为以下几类：可以油浸式变压器和不浸油式变压器。可以油浸式变压器具有很好的机械方面的性质和电气方面的特性。不过假如在制造，或者生产的过程中有一些疏忽或者认为因素的失误就有可能导致油浸式变压器产生裂缝、表面存在气泡或是电极存在毛刺等问题，这些小问题有可能造成电力变压器的的外表面或者变压器里面绝缘体的一些区域电
场的分布产生变化，使电力变压器的内部电场强度增变大，击穿平时不可能击穿的区域。检测变压器的生产质量的一个很重要的因素就是电力变压器在局部放电时产生电压的大小是否会击穿电力变压器。现在国内外的很多生产商在电力变压器出厂前进行局部放电的测量，以防止电力变压器的质量不合格。
1 电力变压器的局部放电检测的研究成果
（1）电力变压器检测方法解析。电力变压器在局部放电的过程中经常会伴随着电磁外泄、绝缘的物质会分解产生气体、电极两端释放出脉冲电压等现象。根据电力变压器在局部放电过程的现象，我们可以制定一些简单易行的检测办法。比如脉冲电流检测方法和脉冲电压检测方法等。而脉冲电流检测方法是当前最经常、最普遍的检测办法。在电力变压器在进行试制实验，及出厂前实验或者现场工作环境的检测试验时经常使用脉冲电流检测方法
（2）变压器放电时位置判别分析。为了快速而准确的对电力变压器在局部放电时的位置进行判别，排除可能发生的故障，从而有效有力的保障电力系统平稳安全的运行，我们需要在出厂时对电力变压器可能发生局部放电的位置进行判别，进而有效的检测是电力电压器在发生故障时可能出现电力局部放电的位置处在
什么地方。在对电力变压器局部放电的进行检测时，现在最为实用的有以下两种，一是：电气元器件定位方法和超声波反射障碍物检测方法。电气元器件定位方法可以分为极性检测法、电容改进后分量检测方法及其多位置进行检测方法等检测方法。而超声波反射障碍物检测定位方法又可以分为：声-声检测定位方法和电
声转化检测方法。在目前的使用情况，声声转化的检测方法使用更为普遍一些。相对于电器元器件检测方法超声波反射障碍物存在灵敏度低和测量准确性不好
等缺陷。
（3）电力变压器在放电时候进行防止电磁干扰和抑制电磁干扰的措施
当测量环境中存在电磁干扰或者其他电器元器件的干扰时，工作人员在对电气变压器进行局部放电测量时，电力变压器的电测检测方法的灵敏度和准确性都会受到一定的影响，在有些情况下甚至有可能无法测到想要的结果，因而在测量时如
果有效的对电力变压器进行抑制电磁波的干扰关系到后面测量过程的准确性。
2 电力变压器在进行局部放电时的电气定位原理
当电力变压器发生局部放电时，电力变压器因为通过的瞬时高电流会产生局部的放电脉冲，方便脉冲在变压器的初级和次级绕组中传播，变压器的初级和次级绕组可以被分别当成线性系统的输入端和多输出端子，假设脉冲变压器的输入电流I1,输出电流为I2，则根据数学模型I1,与I2存在下面的关系；：T= I1,/ I2 2.1电力变压器的定位方法
在众多的电力系统的变压器的定位方法中基于传输函数的电力变压器局部放电检测方法被用到的可能性最大，而且最为实用。距离函数的检测办法的原理是变压器绕组的初级或者次级中流动的电流的传动函数比当成一个固定的参数，然后用数学模型来模拟每一段电流的传输函数，根据这个电流传输函数来判断电力变压器的局部放电的位置。
3 对变压器进行局部放电的检测办法
在当前，最为普遍且最实用的对电力变压器进行局部放电检测办法主要有两种：第一根据变压器成像中的灰度图像来判别局部放电的位置；第二种采用双层的神经网络以及简单的形态谱来判别变压器局部放电的位置。
4 结语
电力变压器内部变坏的主要原因是电力变压器局部放电造成的。因而很多单位还有研究机构对该问题都进行了深入的研究。本文重点介绍了电压变压器局部放电的研究现状，然后简单的介绍了电力变压器的点位方法，和电力变压器局部放电的检测方法，本文在研究上起到一定的指导意义。
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分析主变压器的油色谱、温度（光纤测温）、铁芯接地、局部放电、套管介损等五种在线监测，得出配置主变压器在线监测是安全，可靠、经济的结论。 1.前言 大型电力变压器的安全稳定运行日益受到各界的关注，尤其越来越多的大容量变压器进网运行，一旦造成变压器故障，将影响正常生产和人民的正常生活，而且大型变压器的停运和修复将带来很大的经济损失，在这种情况下实时监测变压器的绝缘数据，使变压器长期在受控状态下运行，避免造成变压器损坏，对变压器安全可靠运行具有一定现实意义。 主变压器在线监测主要包括：油色谱、温度（光纤测温）、铁芯接地、局部放电、套管介损监测。 2.变压器油色谱在线监测 变压器油中溶解气体分析是诊断充油电气设备最有效的方法之一，能够及早发现潜在性故障。由于试验室分析的取样周期较长，且脱气误差较大及耗时较多等问题，因此不能做到实时监测、及时发现潜伏性故障，很难满足安全生产和状态检修的要求。油色谱在线监测采用与实验室相同的气相色谱法。能够对变压器油中溶解故障气体进行实时持续色谱分析，可以监测预报变压器油中七种故障气体，包括氢气（H2），二氧化碳（CO2），一氧化碳（CO），甲烷（CH4），乙烯（C2H4），乙烷（C2H6）和乙炔（C2H2）。 该系统目前已广泛应用于变压器的在线故障诊断中，并且建立起模式识别系统可实现故障的自动识别，是当前在变压器局部放电检测领域非常有效的方法。 3.变压器光纤测温在线监测 变压器寿命的终结能力最主要因素是变压器运行时的绕组温度。传统的绕组温度指示仪（WTI）是利用"热像"原理间接测量绕组温度的仪表，安装在变压器油箱顶部感测顶层油温，WTI指示的温度是基于整个
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 。
变压器故障检测系统 摘要 大型电力变压器是电力系统中重要的和昂贵的设备之一，其运行状态直接影响系统的安全性。目前，电力系统的检修体制正由定期检修向状态检修转变，而状态检修是以了解设备的运行状态为基础的。要了解设备状态，就需要对设备信息进行分析诊断。本文的工作就是在这一背景下开展的，其意义在于为电力变压器的检修提供技术支持。本文是从变压器的故障原因、类型以及分析入手，介绍了现今国外主要研究的基于变压器油中气体的故障诊断方法。 在系统的硬件部分，本文以ATmega8单片机为核心，将采集来的电压、电流、温度和气体等模拟量信号经过A/D转换器转换为数字量信号后送入单片机系统中进行处理，通过处理的结果来判断变压器是否含有故障以及故障的类型等。同时本系统也设置了电流保护、差动保护和气体保护等继电保护来防止因短路故障或不正常运行状态照成变压器的损坏，提高供电可靠性。在系统的软件部分，本文运用C语言编写软件程序，使之能够识别并处理从传感器传来的电信号，然后通过人机交互界面显示出来，近而使人能够很轻易判断故障类型。 关键词：变压器故障油气体分析单片机继电保护
Transformer malfunction detection system Abstract In the electrical power system, the large-scale power transformer is one of the important and expensive equipment, it’s running status direct influence system security. At present, the electrical power system overhaul system is transforming by the preventive maintenance to the condition overhaul, but the condition overhaul is take understands the equipment the running status as the foundation.Must understand the equipment condition, needs to carry on the analysis diagnosis to the equipment information. This article work is develops under this background, its significance lies in for the power transformer condition overhaul provides the technical support.This article is from the transformer breakdown reason, the type and the analysis obtains, introduced the nowadays domestic and foreign main research based on the transformer oil in the gas breakdown diagnosis method. Are partial in the system hardware, this article take the ATmega8 MCU as a core, use the gather simulation signal likes voltage, electric current, temperature, gas and so on, to transform after ADC for the digital quantity, and then signal sends in the MCU system to process,
电力变压器的故障诊断分析
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学号________________ 密级________________ 大学本科毕业论文 电力变压器的故障诊断分析 院（系）名称： 专业名称： 学生姓名： 指导教师： 二○一一年十月
郑重申明 本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。 本人签名：日期：
BACHELOR'S DEGREE THESIS OF WUHAN UNIVERSITY Power transformer fault diagnosis and analysis College ： Subject ： Name ： Director ： Oct 2011
目录 摘要 (7) 第一章电力变压器故障检测绪论 (9) 1.1造成变压器故障的原因 .................... 7错误!未定义书签。 1.2变压器故障的种类 (8) 第二章电力变压器故障检测的现状 (9) 第三章目前电力变压器故障检测存在的问题. (11) 第四章电力变压器故障诊断的方法 (12) 4.1油中溶解气体分析法 (12) 4.1.1单项成分超标分析法 (13) 4.1.2特征气体色谱的分析和判断 (13) 4.2 在线检测技术 (14) 4.2.1 局部放电在线监测 (15) 4.2.1油中气体含量的在线监测 (16) 4.4.3绕组故障的在线监测 (17) 4.3 建立完备的变压器历史资料库 (18) 结束语 (20) 参考文献 (21) 致 谢 (22)
智能变压器状态监测系统技术方案 一、智能变压器状态监测系统 智能变压器作为智能变电站的核心组成部分，其建设获得了越来越多的关注。根据现行的标准，智能变电站是指采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能，实现与相邻变电站互动的变电站。智能变压器在线监测系统是保证变压器正常工作并预估设备的损耗以建立合理的检修计划，智能变压器在线监测系统是实现智能变电站的基础设备之一。 变压器是电力系统中重要的也是昂贵的关键设备，它承担着电压变换，电能分配和转移的重任，变压器的正常运行是电力系统安全、可靠地经济运行和供用电的重要保证，因此，必须最大限度地防止和减少变压嚣故障或事故的发生。但由于变压器在长期运行中，故障和事故是不可能完全避免的。引发变压器故障和事故的原因繁多，如外部的破坏和影响，不可抗拒的自然灾害，安装、检修、维护中存在的问题和制造过程中留下的设备缺陷等事故隐患，特别是电力变压器长期运行后造成的绝缘老化、材质劣化等等，已成为故障发生的主要因素。同时，客观上存在的部分工作人员素质不高、技术水平不够或违章作业等，也会造成变压器损坏而造成事故或导致事故的扩大，从而危及电力系统的安全运行。 正因为变压器故障的不可完全避免，对故障的正确诊断和及早预测，就具有更迫切的实用性和重要性。但是，变压器的故障诊断是个非常复杂的问题，许多因素如变压器容量、电压等级、绝缘性能、工作环境、运行历史甚至不同厂家的产品等等均会对诊断结果产生影响。 智能变压器状态监测系统构架如图1-1所示：
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
电力变压器故障诊断方法概述 传统的电力变压器故障诊断方法存在各自的局限性：中性点电流法所依据的参数模型理论是一种理想情况，实际试验中，冲击电压发生器放电离散性(导致冲击波波形和持续时间差异性)、变压器复杂的内部结构(表现为绕组间的局部放电)、电磁和噪声强干扰都严重影响示伤电流波形；传递函数法虽然解决了上述问题，但其单一的频域判断技术在很大程度依赖试验人员的经验，对于细微的差别，是变压器内部绕组的局部放电还是击穿会有不同解释，更无法实现故障的识别。 本文提出了一种新的基于联合时频分析的故障判别方法，其判别步骤是： 1)根据试验数据，计算在50％冲击电压下变压器的传递函数，即建立该被试变压器在冲击电压下的输入输出模型； 2)基于该模型计算100％冲击电压下基准示伤电流，这是一个理论值； 3)计算基准示伤电流与实测示伤电流的差异示伤电流信号； 4)应用联合时频理论分析差异示伤电流信号，得到与故障类型对应的三维时频分布图，试验人员可查询时频分布图对故障类型作识别或者由计算机自动识别。 图1反映了上述三种方法的不同框架。 2 基于联合时频技术的电力变压器诊断方法理论分析 传统的信号分析方法一般从时域或频域分析中确定或随机信号的参数，这些参数没有充分的描述信号的物理情况，如信号的频谱含量在时间上的演变。联合时频分析正是这种描述并研究信号的时变频谱的分析理论，可以从信号对应的时频分布图中捕获常规分析方法中不能发现的特征。 联合时频分析算法的任务是对信号ε(t)构造一个联合时频函数，能够同时在时域和频域上描述信号的各类密度，如能量密度。为了实现上述目标，首先寻找一个联合密度函数P(t，f)来表示信号在时间t和频率f上的强度，在理想的情况下它应该满足时间与频率的边缘条件： 上式表明把某一特定时间的所有频率的能量分布加起来，可以得到瞬时能量；如果把某一特定频率的能量分布在全部时间加起来，得到能量密度频谱。由此可以满足总能量要求：
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
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
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。
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。
电力变压器故障检测方法的选择与日常维护 摘要：通常来说，电力变压器在运行中可能出现的问题有很多，但主要发生在变压器的声音异常、油温、油位以及外表异常等事故现象，因此在运行维护过程中要多加注意、留心，同时在日常运行检查的过程中也有可能会出现异常的现象，及早提出防范措施与方案。 关键词：电力变压器；运行；异常；维护；检查 1.引言 我们知道，由于变压器的重要性，如果电力变压器在运行过程中出现故障，将会影响到电力系统整体上运行安全。电力变压器主要是由围绕在同一铁芯上的两个绕组组成，有些变压器绕组不止两个。通过绕组之间的交变磁场，从而实现将某一等级中的电流和电压转为另一等级的电力和电压。由于变压器的重要性，因此在实际运行过程中需要值班人员对运行参数进行严格的监视，不定期或者定期的进行检查，对运行中出现的故障及时发现、诊断和解决，在对变压器运行状况保持随时掌握的同时，保证电力变压器的正常运行。 2.变压器运行中的检查环节 主要是：（1）检查变压器上层油温是否超过允许范围。由于每台变压器负荷大小，冷却条件及季节不同，运行中的变压器不能以上层油温不超过允许值为依据，还应根据以往运行经验及在上述情况下与上次的油温比较，如油温突然增高，则应检查冷却装置是否正常，油循环是否破坏等，来判断变压器内部是否有故障。（2）检查油质，应为透明、微带黄色，由引可判断油质的好坏，油面应符合周围温度的标准线，如油面过低应检查变压器是否漏油等，油面过高应检查冷却装置的使用情况，是否有内部故障。（3）检查套管是否清洁。有无裂纹和放电痕迹，冷却装置应正常，工作、备用电源及油泵应符合运行要求等。（4）运行声
音的判断。在正常运行时一般有均匀的嗡嗡电磁声，如声音有所改变，应细心检查。检查油枕油面。油面均应正常，无渗漏现象，高低压套管应清洁，无裂纹，无破损及放电烧伤痕迹，螺丝是否紧固。一、二次引线不应过紧或过松，接头接触良好，呼吸器应畅通，硅胶吸潮不应达到饱和，无变色，变压器外壳和零线接地应良好。 3.变压器故障检测方法的选择 变压器故障的检测技术，是准确诊断故障的主要手段，根据DL/T596—1996电力设备预防性试验规程规定的试验项目及试验顺序，主要包括油中气体的色谱分析、直流电阻检测、绝缘电阻及吸收比、极化指数检测、绝缘介质损失角正切检测、油质检测、局部放电检测及绝缘耐压试验等。 在变压器故障诊断中，应综合各种有效的检测手段和方法，对得到的各种检测结果要进行综合分析和评判。因为不可能具有一种包罗万象的检测方法，也不可能存在一种面面俱到的检测仪器，只有通过各种有效的途径和利用各种有效的技术手段，包括离线检测的方法、在线检测的方法；包括电气检测、化学检测、甚至超声波检测、红外成像检测等等，只要是有效的，在可能条件下都应该进行相互补充、验证和综合分析判断，才能取得较好的故障诊断效果。 通常，变压器的故障检测诊断方法，建议选择： （1）油浸变压器的外观检查 1）漏油：变压器外面沾粘着黑色的液体或者闪闪发光的时候，首先应该怀疑是漏油。大中型变压器装有油位计，可以通过油面水平线的降低而发现漏油。2）变压器油温度。3）呼吸器的吸湿剂严重变色。吸湿剂严重变色的原因是过度的吸潮、垫圈损坏、呼吸器破损、进入油杯的油太多等。通常用的吸湿剂是活性氧化铝（矾士）、硅胶等，并着色成蓝色。然后当吸湿量达到吸湿剂重量的20%～25%以上时，吸湿剂就从蓝色变为粉红色，此时，就应
电力变压器故障诊断及检修张伟 发表时间：2019-06-18T16:08:10.563Z 来源：《基层建设》2019年第8期作者：张伟[导读] 摘要：近年来随着我国社会主义市场经济的不断发展和城市化建设进程的不断加快，电力变压器作为电力系统的重要输变电设备，其运行状态受到了社会各界及人们的广泛关注和高度重视，但是实际应用过程中，各类变压器故障屡见不鲜，故此为有效地提高电力企业的经济效益和社会效益，电力企业需全面了解和掌握变压器的故障形态，并且当变压器出现故障时，检修人员在判断变压器故障的过程 中，能对故障进行全面分析，以便制定出最为合理科学国网长子县供电公司山西长子 046600摘要：近年来随着我国社会主义市场经济的不断发展和城市化建设进程的不断加快，电力变压器作为电力系统的重要输变电设备，其运行状态受到了社会各界及人们的广泛关注和高度重视，但是实际应用过程中，各类变压器故障屡见不鲜，故此为有效地提高电力企业的经济效益和社会效益，电力企业需全面了解和掌握变压器的故障形态，并且当变压器出现故障时，检修人员在判断变压器故障的过程中，能对故障进行全面分析，以便制定出最为合理科学的应对方案，从而保证电力系统的正常运行。 关键词：电力变压器；故障诊断；检修 1引起变压器出现故障的原因 1.1短路故障 电力变压器短路故障的发生主要是因为电力系统在运行过程中，变压器温度过高所引起的，而对于电力变压器来讲，短路故障主要包含了绝缘过热故障和绕组变形故障两种情况。当发生绝缘过热故障时，电力系统会出现极高的电流，进而产生极高的热量，故此由于受到高温的影响，将导致电力变压器短路故障的出现，降低电力企业经济效益的同时，倘若变压器本身不能承受短路电流的容量，变压器的绝缘材料将会受到严重破坏，火灾或人员伤亡问题的发生频率急剧增加；当发生绕组变形故障时，在短路的冲击下小短路电流不会影响继电保护装置的正常动作，变压器的绕组变形现象也不明显，但也会给社会经济带来重大损失。 1.2线路出现过热故障 电力变压器在使用中，最常出现的问题便是线路过热，具体原因是在电运行时，电流出现异常引起电路过热导致故障，例如环流、涡流。在电路回路的过程中，若电阻不断增大也将导致电路出现过热问题，如果电路不能及时散热，电路的整体温度将会急速升高。在工作人员计算变压器抗短路能力时，没有充分考虑到电磁线的抗弯能力和抗压能力，此类变压器中的电磁线虽具有一定的抗短路能力，但其处于变压器内部后，一旦进行通电，电磁线的抗弯能力和抗拉能力将会由于电磁线温度的上升而随之降低，从而导致电力变压器出现故障。 1.3自动跳闸故障 电力变压器在使用过程中，人为因素或电力变压器内部破坏是造成跳闸故障发生的两大主要原因，因此为有效地降低故障所带来的损失程度，电力企业的工作人员需及时安排专业人员进行故障分析，并采取科学合理的检修策略，以保障电力系统的安全正常运转。一般来说，倘若是因为人为因素导致电力变压器的跳闸故障，当检修工作人员排除故障后，可讲电力变压器继续投入使用，无须对变压器内部进行检查，可当是由于另一种原因导致的电力变压器跳闸故障，电力企业的工作人员不仅要对电力变压器保护范围内的全部设备进行详细的检查，逐一排除故障，同时还要采取恰当的检修技术，及时地对诱导处进行修理，以避免电力变压器爆炸现象的发生。 2电力变压器的检修 2.1监察巡视 相关工作人员在电力变压器处于运行状态时，应定时对其进行检查和巡视，以保证电力变压器可以一直处于安全稳定的工作状态。工作人员在电力检查时，理应着重对电力变压器的辅助设备、温度、油箱以及油料质量等予以检查。现阶段技术水平发展较快，红外成像仪的出现节省了许多工作人员的检测时间，较以往检查方式而言能够有效提高检测准确率。红外成像仪多用于电力变压器的巡视中，工作人员利用红外成像仪的传感器来测试电力变压器的信号强弱，以此对电力变压器在运行时内部的使用情况作出判断，同时还可对电力变压器内部是否存在过热问题进行观察。 2.2安装检测设备 部分电力变压器的体型过于庞大并且内部的结构又十分复杂，一定程度上加大相关工作人员在检修过程中的难度，安装检测设备将有效降低工作人员的工作负担，而且检测系统能够更细致的检测出变压器内部出现了何种故障，减小故障发生的概率。在技术人员对中型电力变压器进行检修的过程中，常出现绕组变形的情况，针对此情况技术人员应及时采用吊罩检查方法，将有效避免绕组出现变形。而面对体积相对庞大的电力变压器，其本身的结构较为复杂，技术人员在检查过程中，应将其内部储存的油排出，而后再进行变压器罩内的检查工作。此类检测设备的安装能够保障在人力难以检查的条件下电力变压器能够较长阶段地处于稳定运行状态中，实现自动化检测。 2.3变压器红外诊断 所谓的红外诊断其实简单来说，主要指的是在进行电力变压器的故障诊断过程中，一种相关工作人员非接触变压器而进行的检测及诊断技术，即与变压器油中溶解气体的分析技术相比，此项技术的应用范围较广，且它主要是通过研究和分析变压器温度分布场，定位出缺陷部位，准确找到故障点，与其它技术相比，红外诊断技术不会受到外界高压电场的影响，在检测时变压器依然能够正常运行，不用停机，具有安全、经济和高可靠性的特点。 2.4不断提高检修人员的技术水平 变压器在使用过程中出现任何问题，都需要及时对其进行检修。检修过程对工作人员的操作技术要求较高，只有不断提高检测技术才能提高维修时的效率。电力企业若想持续稳定发展，应针对检修人员的技术水平进行不断提高，定期对检修人员培训关于检测方面的技术。在电力企业中，建立起一支综合素质强的优秀人才队伍，此队伍的工作人员必须具备良好的职业道德作风以及较高的专业技术水平。电力企业可向企业外部扩招，招聘掌握高新技术且具备高学历的人才，对选拔出的人才进行实地考核，通过考核后才可上岗工作。与此同时，检修部门应积极组织工作人员进行检修工作经验的分享，积极交流与切磋，传递实际经验，通过经验探讨总结出更适用于现代电力变压器的故障诊断以及检修工作。电力企业领导应及时建立相应的奖惩制度，针对能较高并且工作态度积极的员工予以奖励，对工作态度消极、工作不到位的员工予以处罚，进而打造出积极进取的电力企业工作氛围，奖惩有度的手段能够使员工切实感受到单位所给予的机会，从而更为努力地投入到工作中去。