变压器局部放电试验基础及原理

浅谈电力变压器局部放电检测技术

在电网建设规模不断扩大的背景下，电力变压器所处整个系统环境中，其所扮演的角色日益重要。由于电压变压器的绝缘性能会直接对其运行寿命以及综合能效的发挥产生影响，故而做好对电力变压器局部绝缘（放电）性能的检测工作是非常重要。此项工作无论是对于电力系统运行部门，电力变压器研究机构，还是变压器制造厂商而言，都是高度重视的热点问题之一。已有的研究成果中显示，电力变压器在绝缘局部放电期间会产生包括电磁辐射、超声波、电脉冲、以及光等物质，诱发局部过热，因此当前也形成了一系列与之相对应的检测方法，各有优势。本文即对电力变压器局部放电检测中的常见技术方案进行分析，同时对局部放电检测技术的发展趋势做出展望，望能够促进其应用价值的进一步凸显。

1、电力变压器局部放电检测技术的发展概况

在针对电力变压器所进行的局部放电检测过程当中，检测技术的发展主要经历了三个阶段：

第一阶段是带电检测阶段：自上世纪70年代开始，电力系统中开始通过应用局部放电检测技术的方式对电力变压器的局部放电性能进行检测。这一阶段内，检测的主要对象是包括电力变压器在内相关电气设备的绝缘参数，主要检测指标是泄漏电流，其目的是在不停电状态下完成测量，相应的测量设备比较简单，测量指标少，且灵敏度较低；

第二阶段是仪器检测阶段：自上世纪80年代以来，产生了一系列专门用于带电测试工作的仪器设备，使有关电力变压器局部放电性能的检测自模拟量测试转变为数字化测量，通过对传感器的应用，使检测得到的参数信号能够直接转换为电气信号；

第三阶段是微机多功能检测阶段：自上世纪90年代以来，随着计算机信息技术的推广发展，开始以计算机处理技术为平台，形成具有微机、多功能特点的局部放电在线监测系统，该系统综合了对传感技术、计算机技术、数字波形采集技术的应用，能够提高在线监测的信息量，加快处理速度，且检测参数既能够实时显示，具有自动化的优势。

2、电力变压器局部放电检测技术应用现状 在电力变压器局部放电的过程当中，除了会产生电能的损耗以及电荷的转移以外，还会生成包括电磁辐射、超声波、电脉冲、以及光等物质，诱发局部过热。因此当前也形成了一系列与之相对应的检测方法，各有优势。比较常见的局部放电检测技术有以下几种类型：

大容量变压器局部放电试验方法探讨

变压器内部的局部放电是促使绝缘劣化并发展到击穿的重要原因，因此局部放电量的检测也越来越受到重视，测量变压器局部放电水平，是评定变压器绝缘性能的有效方法。随着科学技术的迅速发展，变压器的额定电压越来越高，容量越来越大，这便对电力变压器的绝缘性能提出了更高的要求。局部放电试验更成为大型变压器交接试验或者预防试验测试项目中的重点。

1 局部放电的基本含义

在绝缘结构的生产过程中，由于绝缘材料在制作上不可避免地出现一些不均匀的地方或是一些小的缺陷，这便成为绝缘结构上的薄弱环节。当电力施加于这些绝缘结构上时，在电场的作用下，这些薄弱的环节将会造成局部超负荷的现象，而这是导致变压器局部放电的主要原因。

这种局部放电实际上是绝缘介质中的一种电气放电，具有以下几个特点：

第一，放电量相对较小，短时间内的放电不影响电气设备的整体绝缘强度；

第二，对绝缘性的危害将逐渐增大，具有一定的累计效应。

第三，对绝缘系统寿命的评估分散性较大，这与局部放电类型、绝缘种类及产生的位置有关。

第四，局部放电试验并不会对变压器的绝缘性造成损伤，属于一类非破坏性试验。

2 局部放电产生的原因

2.1 造成放电的因素

变压器的局部放电主要是由于电场的不均匀所导致的，但在实际操作过程中，造成电场不均匀的因素主要包括以下几个方面。

2.1.1 设备电极的不对称

若在变压器套管的出线端或其内部的套管导体连接处出现接触不良的现象，电场便很容易在这些部位集中，形成局部电流。这便需要及时采取措施加以解决，若未能对其进行及时的处理，则很容易引起尖端或表面放电。

2.1.2 绝缘介质的不均匀

变压器的内部制造过程中，除了绝缘油外，还需要树脂类、云母类、塑料类等不同的固体介质。气体的介电常数相对于液体和固体来说较小，因此若在绝缘油中存在些许气泡，或是其它固体绝缘材料在制作中存在空隙时，这些气体在交变场中便要承受较大的场强，但是耐压程度却相对较低。因此，在存在气体的部位首先引起放电现象。对于绝缘油来说，若未处理得当，很容易在其中产生气泡。

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6.2 变压器局部放电试验

6.2.1 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U2下进行测量，保持5min；然后试验电压升到U1，保持5s；最后电压降到U2下再进行测量，保持30min。U1、U2的电压值规定及允许的放电量为

UUU133mm

UU2153.m电压下允许放电量Q＜500pC

或 UU2133.m电压下允许放电量Q＜300pC

式中 Um——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U2及由U2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U2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Ck，并在其末屏端子对地串接测量阻抗Zk。

6.2.2 试验基本接线

变压器局部放电试验的基本原理接线，如图6所示。

图6 变压器局部放电试验的基本原理接线

图(a)单相励磁基本原理接线；(b)三相励磁基本原理接线； 实用文档

(c)在套管抽头测量和校准接线 Cb—变压器套管电容

变压器局部放电试验的故障分析及处理

摘要：现代社会的生产与生活已经离不开电力，变压器作为电力系统的常见设备，其主要作用是减少电力输送过程中的损耗并且维护整个电力系统的安全与稳定，引起其运行质量也直接关系到整个电力系统的安全、稳定运行，当前供电单位也越来越重视对变压器的管理。通过变压器局部放电试验能够有效的测试其是否存在放电问题，还能够找出其运行中的薄弱环节，以便可以及时进行处理，对保障变压器的运行质量具有十分重要的意义。但是就实践来说，变压器局部放电试验也受到多种因素的影响而存在故障问题，基于此，本文就变压器局部放电试验的故障分析及处理进行了分析，已能够为当前的变压器管理工作提供一定的参考。

关键词：变压器；局部放电试验；故障

引言

变压器作为电力输送设备中的一个重要元器件应用越来越广泛，变压器调节技术现已涉及到相关输电设备的正常运行、我国电力工业的发展等各方各面，因此保证变压器在正常工作中的稳定性、安全性也已经成为相关部门研究工作的重点。因此必须要充分的认识到变压器局部放放电试验，并做好故障管理，以便可以充分发挥该试验的价值。

一、变压器局部放电问题概述

（一）变压器局部放电的原理分析

变压器局部放电是设备内部的绝缘部分被强大的电力击穿所导致的元件内部局部放电情况，其是电力输送设备中是一种正常的现象，但是在其他位置也有可能发生局部放电的情况，一旦局部放电位置比较多就会影响到整个变压器的正常运行，不仅会导致变压器能够迅速提高，还会影响变压器运行的稳定性。因此变压器局部放电试验的开展势在必行。 （二）变压器局部放电原因分析

研究结果表明变压器局部放电的产生基于多种原因，大致有以下几个方面：

一是变压器出厂后在装卸、运输、安装等环节遗留或多或少的问题，造成启用设备前的局部放电试验数据超标。

二是因变压器质量相对较高，绕组与铁心只是通过很少螺栓固定于底座部位，使其装卸、运输等各个环节将会歪斜、碰撞等，对变压器内部绝缘体造机械破坏，导致局部放电发生。