电力变压器局部放电带电检测及定位技术的思考

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。

4、悬浮电位放电干扰。邻近试验回路的不接地金属物产生的感应 悬浮电位放电，也是常见的一种干扰。其特点是随试验电压升高而 增大，但其波形一般较易识别。消除的对策一是搬离，二是接地。
干扰及其进入试验回路的途径（三）
5、电晕放电和各连接处接触放电的干扰。电晕放电 产生于试验回路处于高电位的导电部分，例如试品的 法兰、金属盖帽、试验变压器、耦合电容器端部及高 压引线等尖端部分。试验回路中由于各连接处接触不 良也会产生接触放电干扰。这两种干扰的特性是随试 验电压的升高而增大。消除这种干扰是在高压端部采 用防晕措施(如防晕环等)，高压引线采用无晕的导电 圆管，以及保证各连接部位的良 好接触等。
Tr—试验变压器；Cx—被试品；Ck—耦合电容器；Zm—测量阻抗； DD—检测仪；M—邻近试验回路的金属物件；UA—电源干扰； UB—接地干扰；UC—经试验回路杂散电容C耦合产生的干扰；
UD—悬浮电位放电产生的干扰；UE—高压各端部电晕放电的干扰； IA—试验变压器的放电干扰；IB—经试验回路杂散电感M耦合产生的辐
3、电晕放电---在气体中，高电压导体周围所产生的 局部放电称为电晕。如高压传输线、高压变压器等高 压电气设备，因高压接线端暴露在空气中，都有可能 产生这种局部放电。
表征局部放电的参数
视在放电电荷 放电重复率 放电的能量 放电的平均电流 放电的均方率 放电功率 局部放电起始电压 局部放电熄灭电压
通常情况下局部放电试验现场干扰的处理 的注意事项
一、要有一个好的地线系统 试验现场应该有独立的地线系统，它与建筑物
的地网是分离的，接地电阻应该尽可能小，注 意，动力电网的中性线不可连接到试验现场地。
通常情况下局部放电试验现场干扰的处理 的注意事项
二、试验回路的布线 试验回路的布线应该尽可能简洁，连接线应尽

高压电力电缆局部放电检测技术沈㊀盼摘㊀要：随着社会经济的不断发展进步，国民生活水平的大幅度提升，城市化进程的不断加快，城市规模日益扩大，城市电网建设也不断发展，为了有效满足人们日常生产生活过程中日益旺盛的电力需求，电力行业要加强电网建设，而电缆作为电网建设中最基本的元素，其对电力运输有着至关重要的作用㊂文章根据自身相关从业经验并具有广泛的社会实践调查与研究，就高压电力电缆局部放电检测技术展开了相关的探讨，希望能提供借鉴㊂关键词：高压电力电缆；局部放电；在线检测；检测技术；探讨一㊁引言高压电力电缆局部放电检测技术主要是指以局部放电所引发的不同的物理现象作为实际的检测依据，通过对不同的物理现象对局部放电的状态进行检测及反应，高压电力电缆局部放电检测技术有利于电力系统的安全稳定运行，能够满足人们日常生产生活中稳定的供电需求㊂现阶段，电力电缆局部放电检测技术绝大多数是由高频脉冲电流法㊁超声波法㊁化学检测法以及光学检测法等㊂二㊁局部放电的基本原理分析交联电缆结缘体内部在制造或者在安装施工过程中会留下一些气泡残留，甚至会有其他物质渗入，而有气泡或者其他物质存在的地方，击穿场强会比一般的击穿场强更低，这很有可能会出现局部放电的现象㊂而在电场的不断作用之下，绝缘系统中也会存在部分区域放电的问题，但是并不会在电压的导体之间贯穿，将这种没有击穿的问题称只为局部放电㊂局部放电的数量级虽然不大，但一旦发生局部放电现象，则很有可能会造成绝缘更加快速的老化，最终导致绝缘击穿的问题，所以通过局部放电检测技术来检测交接试验中的局部放电现象，在发现局部放电问题时，及早采取有效措施进行解决，进而有效避免或减少事故的发生㊂局部放电现象绝大多数情况下发生在绝缘的内部，并且在电场的充分作用之下，气泡中含有的空气分子会出现游离的现象，气泡中的正负电子两端不同的极性会有效集结起来，其会随着气泡中长长的不断扩大，极有可能会导致气泡被击穿的问题，进而会产生比较强烈的电荷，并且会形成脉冲电流，而且还很有可能会导致表面放电问题㊂三㊁局部放电检测技术分析（一）脉冲电流检测方法脉冲电流检测是针对变压器壳体接电线㊁壳体的接电线以及铁芯的接电线及绕组局部放电引起的脉冲电流的现象，这是在电流检测中应用最为广泛的检测方式之一㊂电流传感器可以根据其具体应用划分为窄带与宽带两种形式，窄带传感器多是１０ｋＨｚ的，其非常的灵敏，而且有一定的抗干扰能力，但在具体的传输过程中传输出的波形会出现比较严重的畸变，畸变过程中的宽频带传感的宽带大概是１００Ｈｚ，其分辨率非常高，但噪声比较低，利用这种方式进行检测，最大的缺点是检测的灵敏度及测量准确性不够，当样品中的电容超过其标准值时，则非常有可能会导致耦合阻抗问题出现，进而使其灵敏性受到影响㊂一般测试的频率都会比较低，在离线状态下，灵敏度虽然比较高，但也很容易受外界环境因素的干扰㊂（二）高频电流法高频电流法是常见的局部放电检测方式，但其只可以在电缆和电缆接地电缆两个方面进行有效检测，当电缆出现局部放电现象时，会有电流通过外屏蔽不断地流入到地球，在这过程中就可以在接地线上对高频电流传感器进行科学的设计，根据地线局部放电电流的情况，对局部放电问题进行合理的判断㊂由于电缆的功能和作用与感应天线非常类似，因此在整个检测过程中非常容易受到广播的干扰，会影响到整个检测结果的准确性，而进行一定的数据处理，有利于更加准确的分辨出电缆中的部分放电脉冲问题出现位置㊂（三）超声波法超声波法是电力电缆出现了局部放电问题时，能够根据电力电缆不断出现的局部放电问题，通过对超声波传感器的有效利用，对局部放电问题进行合理㊁有效的检测㊂超声波法是能够借助和高压电缆直接接电的方式进行局部放电检测，其比较适用于在线检测㊂因为变压器的内部绝缘结构相当复杂，当超声波不断衰减与声速的影响存在一定的差异，但超声波传感器在检测过程中抗电磁干扰能力比较弱，其灵敏度也比较低㊂这一定程度上有利于增加检测的难度㊂随着检测效益的不断提升，以及电子放大技术的不断进步，超声波检测技术的灵敏度也不断提升，其在高压电力电缆局部放电检测过程中越来越广泛㊂（四）化学检测技术分析化学检测技术主要是指变压器产生局部放电问题时，其对周边用于绝缘的各式各样的材料具备破坏性分解作用，并且在这过程中能够形成新的合成物，可以比较精准的判断电压出现的局部放电问题㊂化学检测技术在变压器在线故障检测过程中应用越来越广泛，其实检测比较准确，而且操作相对方便的检测方式㊂化学检测技术在故障判断具体过程中能够对不同气味和不同浓度的气体进行有效的检测，并能够构建识别系统，有利于对故障进行自动识别，但现阶段并没有统一的标准及态度，其对早期潜伏型的故障反应比较灵敏，对突发性的故障反应速度比较慢㊂四㊁结语综上所述，随着电力行业的不断发展进步以及人们用电需求的日益增长，电网建设规模越来越大，这对高压电力电缆局部放电检测提出了更高的标准与要求，要加强高压电力电缆局部放电检测技术的研究，进而不断提升局部放电检测效益，尽可能地减少用电安全事故的发生㊂参考文献：［１］宋作光，袁芳凌．电力电缆局部放电检测技术的探讨［Ｊ］．工业设计，２０１６（１１）：１６６－１６７．［２］徐阳．高压电缆局部放电检测技术应用及发展［Ｃ］／／国家能源智能电网．国家能源智能电网，２０１６．［３］李宇烽，才英博．高压电力电缆局部放电检测技术研究［Ｊ］．民营科技，２０１７（４）：５４．作者简介：沈盼，江苏宏源电气有限责任公司㊂０８１。

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 U 133==mmU U 2153=.m电压下允许放电量Q ＜500pC或 U U 2133=.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 。

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；(c)在套管抽头测量和校准接线C b—变压器套管电容6.2.3 试验电源试验电源一般采用50Hz的倍频或其它合适的频率。