收稿日期:2008
0324
作者简介:刘宏亮(1980-),男,助理工程师,主要从事高电压试验研究工作。
110kV 变压器局部放电试验分析
Test Analysis on 110kV Transformer Partial Discharge (PD)
刘宏亮
(河北省电力研究院,石家庄 050021)
摘要:介绍110kV 变压器局部放电试验电源类型及容量的选择,分析现场试验接线方式、干扰抑制措施等,结合实例说明开展110kV 变压器局部放电试验的必要性。关键词:变压器;局部放电;变频电源;故障诊断
Abstract:T he cho sen of pow er supply ty pe and capability of 110kV transformer PD test are presented,then line co nnec -t ion mode and r est raining measures of interfer nfial dur ing test are analy zed,at last,the necessary of t he t est is ex -pla ined w ith examples.
Key words:transfor mer ;part ial dischar ge (P D);frequency co nv ersio n pow er supply;fault diagnosis 中图分类号:T M 621.8文献标志码:B
文章编号:1001-9898(2008)04-0043-03
局部放电试验是检测变压器绝缘的较理想试验
项目,它属于非破坏性试验,一般不会对绝缘造成损伤。目前局部放电试验已成为检查变压器内部绝缘缺陷质量的重要手段,新安装和大修后的220kV 及以上电压等级变压器,必须通过局部放电试验才可以投入运行。随着对局部放电试验认知度的提高,IEC 已经将110kV 变压器的局部放电试验列为交接和大修后试验,但目前国内仅有部分网省公司开展110kV 变压器局部放电试验。自2004年开始,河北省电力研究院已经对河北省南部电网(简称/河北南网0)数十台110kV 变压器进行了现场局部放电试验。
1 试验电源
1.1 试验电源的获取
局部放电电源主要有3种:中频发电机组、方波变频电源和正弦波变频电源。由于110kV 变电站用变压器容量小,一般无法提供中频发电机组所需的启动电流,因此中频发电机组在110kV 变压器局部放电试验中较少采用;而方波变频电源会产生
干扰信号,也不能满足现场局部放电试验的要求;标准正弦波变频电源是由低频大功率晶体管组成的线性矩阵放大网络,工作在线性放大区,可获得与信号源一致的标准正弦波形,由于其内部电路均没有工
作在开关状态下,不会产生严重的干扰信号,因此标准正弦波变频电源适合作为局部放电试验的电源。
变频电源的工作电源取自380V 三相交流电源,经真空断路器送入三相桥式整流电路,变为脉动直流电源,经滤波电路将脉动直流电源变为平滑的直流电源,供给功放电路。由于滤波电路中滤波电容的电容值达数万L F,直接合闸时充电电流较大,可能造成低压总电源开关跳闸,因此在装置中增加预合闸回路,先经小电流向滤波电容充电,待电容充电电流较小时再合闸,避免启动电流的冲击。
经变频柜输出的电压需要通过励磁变压器升压,使用的励磁变压器为双绕组结构,低压与高压之间、低压与铁心之间放置静电屏,高、低压绕组之间只有磁的联系,无电的联系。为满足变频柜最佳输出条件以及现场多种试验电压组合的要求,设计低压侧为带抽头的单绕组结构,输入电压为0~400V (设300V 和350V 2个抽头),额定容量为75kVA ;高压侧为4个独立的绕组,全绝缘,可串、并联使用。
通过改变高、低压侧的接线方式,可实现励磁变压器输出10kV 、20kV 、30kV 、60kV 电压。1.2 变频电源容量的选择
110kV 等级容量为50MVA 的变压器试验时所需电源有功功率与频率的关系见表1[1]。
由表1可看出,进行110kV 变压器局部放电试验所需有功功率随频率升高而降低。在电源频率为100H z 时,变压器有功功率最大为59kW,而且进行变压器感应耐压及局部放电试验时,变频电源容量应大于有功功率,因此选取容量为65kVA 的变频电源。
#
43#
表1 50MVA 变压器所需电源有功功率
与频率的关系(单相试验)
电源频率/H z 变压器有功功率/kW
1.9倍电压 1.8倍电压 1.62倍电压 1.55倍电压1005953433915045413330200383428252503430252330031262120350
28
25
20
19
2 试验方法
2.1 试验接线
110kV 变压器局部放电试验接线示意见图1
。
图1 110kV 变压器局部放电试验接线示意
试验时,先进行空载升压试验,以校准试验电压,然后接被试品,将频率调节至150H z,合闸后,将电压升至20V 左右,调节频率,观察输出电流的变化。先启动/频率粗调0,当输出电流减小,表明频率调节的方向正确,按照此方向调节,在接近试验频
率时,启动/频率细调0,直至电流最小,此时的频率即为试验频率(一般试验频率不低于100H z),然后升压到试验电压。在进行调频时,当输出电流没有明显变化时,可以将试验频率设为130~150H z 。2.2 现场干扰及抑制措施2.2.1 高压电晕放电干扰
高压电晕产生的干扰是变压器局部放电测试中的主要干扰源之一。采用感应加压方式时,为了保证施加正常电压不产生大的电晕放电,视频变压器低压侧感应加压电源的连接线应采用电缆线,并确保与接地体之间的距离满足要求,同时在电源输出套管被试变压器输入套管上加装屏蔽罩。2.2.2 悬浮电位放电干扰
对110kV 变压器进行局部放电试验时,施加电压达109kV ,周围的不接地或虚接地金属体将产生悬浮电位,并可能发生悬浮放电现象,干扰局部放电测试。消除悬浮放电干扰的措施有:将被试变压器连接母线断开后,远离被试变压器的套管端部,并使其可靠接地(有时只需闭合接地开关即可),防止变压器附近存在不接地引线;应确保变压器附近的避雷器等电气设备、施工工具和变压器上的一切配件良好接地。2.2.3 仪器电源干扰
局部放电测试仪的电源应采取抗干扰措施。通过隔离变压器,电容、电感滤波等措施,一般可以有效消除来自电源的高频干扰信号。2.2.4 地线干扰[2]
来自地线的高频干扰信号,最为复杂和难以消除。传统理论认为,局部放电试验回路应采用可靠的单点接地,接地线尽量粗,而且要结成放射状,避免形成回路和串接方式。此外,局部放电试验电源、局部放电测试仪的接地要分开,必要时局部放电测试仪取消接地。
3 实例分析
3.1 黄河变电站2号主变压器
黄河变电站2号主变压器(型号为SFZ10-40000/110)投运后2h 即发生瓦斯动作,变压器退
出运行并吊罩检查,由于低压引出线过长造成相间距离过短而放电,随后对变压器进行大修,大修后对变压器进行局部放电试验。
测试结果表明被试变压器三相局部放电量超标,U 相放电量最大,达10000pC,局部放电起始电压为69.86kV,放电量增长成阶跃型,放电量稳定并不随电压升高而升高;V 相局部放电分两个阶段,第一阶段放电起始电压为59.8kV,放电量升至1600pC,第二阶段放电起始电压为79.8kV,放电量从1600pC 升高到7000pC,放电量增长成阶跃型,随后放电量稳定,不随电压升高而升高;W 相放电量最小,放电起始电压为76.47kV,放电量为1000pC 。
初步确定变压器内部存在放电缺陷。由于变压器刚完成大修,且投运前局部放电试验不合格,为此决定将变压器返厂,返厂大修结果表明U 相套管存在缺陷。
3.2 邯郸电厂1号主变压器
该变压器已经投运20年左右,变压器大修后,其他电气试验全部合格,对其进行局部放电试验,局部放电量为1000pC,三相结果基本一致。试验人员排出外部干扰因素后,对变压器进行了检查,最终确定:由于变压器结构不合理,高压套管尾端高度与变压器油箱中部持平,在变压器大修后注油较少,油箱内油面低于套管底部法兰口,内部淤积气泡,造成
#
44#
局部放电超标。
3.3马庄变电站1号主变压器
在变压器大修后,为检查大修质量,进行预防性试验,发现V相变比超标,为此对变压器进行局部放电试验。
试验过程如下:对V相加压,这时变频柜输出电流增加,但输出电压没有升高,当输出电流升至5 A后,输出电压开始升高,随后电压与电流成线性增长,由于变频电源的容量限制,电压只能升到额定加压值的一半,此过程局部放电没有变化。对U、W 相加压,电流、电压变化情况类似,由于变频电源容量不能满足,所以一次侧电压最高为110kV,此时局部放电小于100pC。
由于加压过程中局部放电量较小,可以排除变压器内部存在放电,由于无缺陷变压器进行局部放电时,V相所需电源电流最小,U、W相所需电源电流近似(由于磁回路原因),而该变压器进行局部放电试验时,V相所需电源电流大于U、W相,并且试验电流大于以往同类被试变压器,从而初步判断变压器内部可能存在短路或者磁路故障。
为了确定变压器的缺陷性质,随后对变压器进行低压阻抗试验,随着电压升高,低压侧U、V相首先有电流,且数值相等,在U、V相电流升至5A 时,W相开始有电流(正常情况一般三相电流相等),该异常情况表明变压器内部存在缺陷。由于变压器低压侧为角接,低压侧开始有的电流为U、V 两相之间的电流,考虑变压器联结组别,对应于V 相高压,可判断出变压器高压侧V相存在短路。
4结论
a.由于变压器在制造、安装过程中不可避免的存在问题,造成变压器内部绝缘缺陷,而这些缺陷常规试验项目无法检测出来,此时需进行变压器局部放电试验。
b.要注意变压器局部放电试验过程中的异常情况。有时变压器局部放电试验并没有发现内部放电情况,但其在过程中的异常情况可反映出变压器内部存在短路。
c.110kV变压器局部放电试验在河北南网刚推广就发现了很多问题,这表明开展110kV变压器局部放电试验非常必要。目前,河北南网的部分供电公司已经将110kV变压器局部放电试验列为新建电站变压器投入运行前的必做试验。
参考文献:
[1]黄国强,齐卫东,刘晓安.110k V变压器现场局部放电试验电
源装置设计[J].西北电力技术,2004,(1):22-25.
[2]王永辉,阎春雨,高骏,等.变压器现场局部放电测试中的抗
干扰措施[J].河北电力技术,2000,(1):25-26.
本文责任编辑:齐胜涛
(上接第18页)
管理,还要做到防患于未然,对电力系统黑启动进行深入的研究,一旦发生电网全停或者大面积停电事故,电网黑启动预案将发挥极其重要的作用。目前的研究热点黑启动决策支持系统还有待于进一步研究和完善。
参考文献:
[1]韩英铎,姜齐荣,谢小荣,等,从美加大停电事故看我国电网安
全稳定对策的研究[J],电力设备,2004,(3):8-12.
[2]李广凯,李庚银,黄岳奎,等.河北南网全停后利用外网恢复的
过电压计算[J],华北电力技术,2005,(6):17-21.
[3]高远望,顾雪平,刘艳,等.电力系统黑启动方案的自动生成
与评估[J].电力系统自动化,2004,(13):50-54,84.
[4]蔡述涛,张尧,荆朝霞.地区电网黑启动方案的制定[J].电力
系统自动化,2005,(12):73-76.
[5]苏德生,河北南网黑启动决策支持系统总体控制研究[D]华北
电力大学,2003.
[6]孟宪朋,么莉,林济铿,等.天津电网黑启动方案[J],电力自
动化设备,2008,(2):108-112.
[7]杨志栋,刘一,张建华,等.北京10kV配网合环试验与分析
[J],中国电力,2006,(3):66-69.
[8]危雪,周云海.黑启动中的自励磁判据及仿真[J].三峡大学
学报:自然科学版,2005,(3):201-204,219.
[9]吴义纯,丁明,汪兴强.黑启动过程中空载线路的过电压计
算[J].合肥工业大学学报:自然科学版,2005,(1):18-21. [10]杨艳,赵书强,顾雪平,等.黑启动方案中启动厂用负荷时
电压与频率的仿真校验[J].继电器,2004,(8):22-25,51. [11]谌军,曾勇刚,杨晋柏,等.南方电网黑启动方案[J].电力系
统自动化,2006,(9):80-83,87.
[12]刘隽,李兴源,许秀芳.互联电网的黑启动策略及相关问题
[J].电力系统自动化,2004,(5):93-97.
[13]王洪涛,刘玉田,邱夕照.基于分层案例推理的黑启动决策支
持系统[J].电力系统自动化,2004,(11):49-52.
[14]苏德生,顾雪平,赵书强,等.河北南网黑启动决策支持系统的
研究开发[J].电力系统自动化,2004,(12):45-50.
本文责任编辑:王洪娟
#
45
#
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
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 。
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：
第六章电力变压器 第6.0.1条电力变压器的试验项目，应包括下列内容：一、测量绕组连同套管的直流电阻；二、检查所有分接头的变压比；三、检查变压器的三相接线组别和单相变压器引出线的极性；四、测量绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比或极化指数；五、测量绕组连同套管的介质损耗角正切值tgδ；六、测量绕组连同套管的直流泄漏电流；七、绕组连同套管的交流耐压试验；八、绕组连同套管的局部放电试验；九、测量与铁芯绝缘的各紧固件及铁芯接地线引出套管对外壳的绝缘电阻；十、非纯瓷套管的试验；十一、绝缘油试验；十二、有载调压切换装置的检查和试验；十三、额定电压下的冲击合闸试验；十四、检查相位；十五、测量噪音。注：①1600kVA以上油浸式电力变压器的试验，应按本条全部项目的规定进行。②1600kVA及以下油浸式电力变压器的试验，可按本条的第一、二、三、四、七、九、十、十一、十二、十四款的规定进行。③干式变压器的试验，可按本条的第一、二、三、四、七、九、十二、十三、十四款的规定进行。④变流、整流变压器的试验，可按本条的第一、二、三、四、七、九、十一、十二、十三、十四款的规定进行。⑤电炉变压器的试验，可按本条的第一、二、三、四、七、九、十、十一、十二、十三、十四款的规定进行。 ⑥电压等级在35kV及以上的变压器，在交接时，应提交变压器及非纯瓷套管的出厂试验记录。 第6.0.2条测量绕组连同套管的直流电阻，应符合下列规定：一、测量应在各分接头的所有位置上进行；二、1600kVA及以下三相变压器，各相测得值的相互差值应小于平均值的4%，线间测得值的相互差值应小于平均值的2%；1600kV A以上三相变压器，各相测得值的相互差值应小于平均值的2%；线间测得值的相互差值应小于平均值的 1%；三、变压器的直流电阻，与同温下产品出厂实测数值比较，相应变化不应大于2%；四、由于变压器结构等原因，差值超过本条第二款时，可只按本条第三款进行比较。
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
电力变压器试验报告 装设地点：幸福里小区运行编号：14#箱变试验日期：2013.07.25 试验性质：交接天气：晴温度：36 ℃ 相对温度： 一、设备型号： 型号电压比制造厂家出厂编号S11—M—630/10 10000/400 南阳市鑫特电气有限公司130274 容量相数接线组别出厂日期630KVA 3 DY0—11 2013.07 二、试验项目： 1、绝缘电阻及吸收比： 测量部位R15”（MΩ）R60”（MΩ）吸收比 高压/低压及地2500 低压/高压及地2500 2、直流电阻：
绕阻S位置 实测值（mΩ）最大不平衡 率% AB BC AC 高压1 1049 1050 1050 0.1 2 993.8 994.2 993.9 3 937.7 938.6 938.1 低压a～o b～o c～o 2.8 1.271 1.281 1.307 3、交流耐压试验： 交流耐压：38 KV 时间：60 S 结论：合格 三、试验结论：合格 四、试验仪器及编号：BCSB系列多用型实验变压器、JRR-10直流电阻测试仪、ZC-7绝缘摇表 五、试验负责人： 六、试验人员： 七、备注： 电力变压器试验报告
装设地点：幸福里小区运行编号：15#箱变试验日期：2013.07.25 试验性质：交接天气：晴温度：36 ℃ 相对温度： 一、设备型号： 型号电压比制造厂家出厂编号S11—M—650/10 10000/400 南阳市鑫特电气有限公司131105 容量相数接线组别出厂日期630KVA 3 DY0—11 2013.07 二、试验项目： 4、绝缘电阻及吸收比： 测量部位R15”（MΩ）R60”（MΩ）吸收比 高压/低压及地2500 低压/高压及地2500 5、直流电阻： 实测值（mΩ）最大不平衡绕阻S位置 率% AB BC AC 高压 1 1050 1048 1050 0.1
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
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
https://www.doczj.com/doc/c113353290.html,/products_list.html 电力变压器交接试验项目 电力变压器： 电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压（电流）通过铁芯导磁作用变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的电气设备，电力变压器通常用kVA或MVA来表示容量的大小，根据结构可以分为干式电力变压器、油浸式电力变压器、三相变压器等，变压器交接试验是在投运前按照国家相关技术标准进行预防性检验，其中，交接试验包括以下项目： 变压器交接试验项目： 1、绝缘油试验或SF6气体试验; 2、测量绕组连同套管的直流电阻; 3、检查所有分接的电压比; 4、检查变压器的二相接线组别和单相变压器引出线的极性; 5、测量铁心及夹件的绝缘电阻; 6、非纯瓷套管的试验; 7、有载调压切换装置的检查和试验; 8、测量绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比或极化指数; 9、测量绕组连同套管的介质损耗因数(tanO')与电容量; 10、变压器绕组变形试验; 11、绕组连同套管的交流耐压试验; 12、绕组连同套管的长时感应耐压试验带局部放电测量; 13、额定电压下的冲击合闸试验; 14、检查相位; 15、测量噪音。 变压器试验项目应符合下列规定: 1 容量为1600kVA及以下油浸式电力变压器，可按第1、2、3、4、5、6，7，8、11、13和14条进行交接试验;
https://www.doczj.com/doc/c113353290.html,/products_list.html 2 干式变压器可按本标准第2、3、4、5、7、8、11、13和14条进行试验; 3 变流、整流变压器可按本标准2、3、4、5、6、7、8、11、13和14条进行试验; 4 电炉变压器可按本标准第1、2、3、4、5、6、7、8、11、13和14条进行试验; 5 接地变压器、曲折变压器可按本标准第2、3、4、5、8、11和13条进行试验，对于油浸式变压器还应按本标准第1条和第9条进行交接试验; 6 穿心式电流互感器、电容型套管应分别按互感器和套管的试验项目进行试验; 7 分体运输、现场组装的变压器应由订货方见证所有出广试验项目，现场试验应按本标准执行; 8应对气体继电器、油流继电器、压力释放阀和气体密度继电器等附件进行检查。油浸式变压器中绝缘油及SF6气体绝缘变压器中SF6气体的试验，应符合下列规定: 1、绝缘油的试验类别应符合规定，试验项目及标准应符合本标准规定。 2、油中溶解气体的色谱分析，应符合下列规定: (a)电压等级在66kV及以上的变压器，应在注油静置后、耐压和局部放电试验24h后、冲击合闸及额定电压下运行24h后，各进行一次变压器器身内绝缘油的油中溶解气体的色谱分析; (b)试验应符合现行国家标准《变压器油中洛解气体分析和判断导则》GB/T7252的有关规定。各次测得的氢、乙:快、总经含量，应无明显差别; 3)新装变压器油中总怪含量不应超过20μL/L，比含量不应超过10μL/L，C2H2含量不应超过O.1μL/L。 3、变压器油中水含量的测量，应符合下列规定: (a)电压等级为1l0(66)kV时，油中水含量不应大于20mg/L; (b)电压等级为220kV时，油中水含量不应大于15mg/L; (c)电压等级为330kV~ 750kV时，油中水含量不应大于10mg/L。 4、油中含气量的测量，应按规定时间静置后取样测量油中的含气量，电压等级为330kV~750kV的变压器，其值不应大于1%(体积分数)。
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
变压器局部放电在线监测装置检验规范 1 范围 本规范规定了变压器局部放电在线监测装置的专项检测项目、检验条件、检验内容及要求和检验结果处理。 本规范适用于变压器局部放电在线监测装置的型式试验、出厂试验、交接试验和运行中试验。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 16927 高电压试验技术 GB 7354-2003 局部放电测量 DL/T 356-2010 局部放电测量仪校准规范 3 检验项目 变压器局部放电在线监测装置专项试验项目包括一致性测试、通用技术条件试验、传感器频响特性检验、系统灵敏度检验、系统有效性检验和抗干扰性能试验。 4 检验条件 除环境影响试验和抗谐波干扰试验之外，其它试验项目应在如下试验环境中进行： a)环境温度：+15?C～+35?C； b)相对湿度：45%～75%； c)大气压力：80kPa～110kPa； d)电源电压：单相220×（1±10%）V； e)电源频率：50Hz±0.1Hz； f)电源波形：正弦波，波形失真度不大于5%； g)标准信号源：标准波形脉冲上升沿(10%~90%上升时间)约为1ns，半波时间为50ns， 幅值稳定度±5%，脉冲重复频率为50-200Hz可调。 对于高压检验试验，还应该满足以下试验条件： 1
a)试品的温度与环境温度应无显著差异； b)试验场所不得有显著的交流或直流外来磁场影响； c)试验场地必须具有单独工作接地和保护接地，设置保护栅栏； d)试品与接地体或邻近物体的距离，应大于试品高压部分与接地部分的最小空气距离 的1.5倍； e)构建吉赫兹横电磁波测量小室（GTEM测量小室）。 5 检验内容及要求 5.1一致性测试 5.1.1通信模型检测 a)检验模型配置文件与IEC 61850标准的变电站配置语言SCL的符合性； b)检验逻辑设备、逻辑节点、数据、数据属性的命名规则及描述与《变压器局部放电 在线监测装置技术规范》中附录A在线监测装置数据通信要求的符合性； c)检验数据集、报告控制块、日志控制块、定值组控制块等的命名规则、描述、定义 位置及数量与《变压器局部放电在线监测装置技术规范》中附录A在线监测装置数据通信要求的符合性。 5.1.2数据传送功能检测 a)通过报告服务，装置应实现遥信、遥测数据的告警、召唤、周期上传； b)通过日志服务，装置应响应综合处理单元查询遥信、遥测数据； c)通过文件服务，装置应实现谱图文件的上传； d)所有遥信、遥测数据应具备品质、时标等信息； e)装置内部的通信网络连接出现中断，应正确报出通信中断。 5.1.3谱图文件格式检测 装置生成的谱图文件应符合《变压器局部放电在线监测装置技术规范》的谱图文件格式要求。 5.1.4时间同步检测 a)装置应采用SNTP协议实现网络对时； b)用于事件时标的时钟同步准确度应为±1ms。 5.1.5通信自恢复能力检测 装置具备通信恢复能力，当物理故障消除后，网络通信应能自动恢复正常，信息传送正
变压器局部放电在线监测技术 目录 目录 (1) 前言 (2) 1在线监测方法 (2) 1.1超声监测法 (2) 1.2光测法 (3) 1.3电脉冲法 (3) 1.4射频监测法 (3) 1.5超高频监测法 (3) 2在线监测监控技术 (4) 2.1.1现场噪声的抑制 (4) 2.1.1.1 周期性干扰的抑制 (4) 2.1.1.1.2 脉冲型干扰的抑制 (5) 2.1.1.1.3白噪声干扰的抑制 (5) 2.1.2局部放电模式识别 (5) 2.1.3局部放电定位技术 (6) 3结束语 (7) 结论 (7) 致谢 (7) 参考文献 (7)
前言 近年来 , 随着电力系统的快速发展 , 变压器的容量和电压等级不断提高 , 运行中的安全问题也越来越受到重视。在变压器所发生的故障中 , 绝缘问题占很大的比重 , 因此需要一种有效的手段对变压器的绝缘状况进行监测 , 确保运行中变压器的安全。 局部放电监测作为检测变压器绝缘的一种有效手段 , 无论是检测理论还是检测技术 , 近年来都取得了较大的发展 , 并在电厂和电站中得到了实际应用。 相对传统的停电局部放电检测 , 在线局部放电检测可以长时间连续监测变压器局部绝缘放电情况 , 在放电量达到危险时 , 及时停机做进一步的检查 , 因此在检修工时和经济效益等方面有很大的优势 , 是目前惟一的一种有效避免变压器突发性事故的监测手段。在线局部放电监测反映的是变压器实际工作状态下的绝缘放点情况，比离线检测更符合设备的实际运行工况。 1在线监测主要方法 根据变压器局放过程中产生的电脉冲、电磁辐射、超声波、光等现象，相应出现了电脉冲检测法超声波检测法、光测法及射频检测法和UHF超高频检测法。、 1.1超声监测法 用固体在变压器油箱壁上的超声传感器接收变压器内部局放产生的超声波来检测局放的大小和位置。通常采用的超声传感器为电压传感器，选用的频率范围为70-150kHz,目的是为了避开铁心的磁噪声和变压器的机械振动噪声。超声检测法主要用于定性判断是否有局放信号，结合电脉冲信号或直接利用超声信号对局放源进行物理定位。近年来，由于声电换能元件效率的提高和电子放大技术的发展，超声检测的灵敏度有了较大的提高。 1．2光测法 光测法是利用局部放电产生的光辐射进行检测。在变压器油中，各种放电发出的光波不同，光电转换后，通过检测光电流的特征可以实现局放的识别。虽然是实验室中利用光测法来分析局放特征及绝缘劣化机理等方面取得了很大进展。但由于光测法设备复杂、昂贵、灵敏度低在实际中并未直接使用。尽管如此，光纤技术作为超声技术的辅助手段应用于局放检测，将光纤伸入变压器油中，当变压器内部放生局放时，超声波在油中传播，这种机械力波挤压光纤，引起光纤变形，导致光纤折射率和光纤长度发生变化，从而光波被调制，通过适当的解调器即可测量出超声波，实现放电定位。
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
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