变压器局部放电定位方法综述

变压器局部放电定位方法综述

罗秋华

(桂林君泰福电气有限公司广西桂林541004)

摘要：变压器是电力系统中最重要的电气设备之一，变压器的运行状况关系到电力系统是否可以正常、安全的运行本文通过对变压器局部放电的概念，产生的原因，特点等的分析，以及对超声波的特点，传播途径及优缺点的分析。本文简单的叙述了用超声波法对局部放电的定位，并且对变压器局部放电定位的其他方面进行简单的分析。。

关键词：变压器，局部放电，定位，超声波法

统计资料表明，变压器故障以绝缘故障为主。绝缘劣化程度不仅取决于放电量的大小，而且还与放电位置密切相关，因此十分必要对变压器内部的放电源给予定位，以便分析判断其内部放电的严重性。此外，在变压器发生放电性故障检修时，也需要局部放电进行定位，以便缩短检修周期，提高检修效率。

一、局部放电的概念

当外加电压在电气设备中产生的场强，足以使绝缘部分区域发生放电，但在放电区域内未形成固定放电通道的这种放电现象，称为局部放电。

二、变压器局部放电检测方法

局部放电是局部过热，电器元件和机械元件老化的预兆。局部放电趋势是随着时间以指数的形式上升。在绝缘结构中产生局部放电时，会伴随产生电脉冲、超声波、电磁辐射、光、化学等反应，并引起局部发热等现象。由于局部放电存在以上特点，故电气设备如何避免局部放电、如何去除局部放电，从而使设备正常安全运行就成为电力设备维护人员最多考虑的事情。为了去除这种潜伏性故障现象，目前针对伴随局部放电而产生的一些电脉冲、超声波、电磁辐射等信号而衍生出很多在线检测局部放电现象的方法。局部放电测量方法总体上可以分为电测法和非电测法两类。

三、电测法

3.1脉冲电流法

脉冲电流法是通过检测阻抗、检测变压器套管末屏接地线、外壳接地线、铁心接地线以及绕组中由于局部放电引起的脉冲电流，获得视在放电量。它是研究最早、应用最广泛的一种检测方法。检测变压器局部放电脉冲的电流传感器通常用罗格夫斯基线圈制成。电流传感器有频率分辨率高、噪音低等特点。脉冲电流法的缺点在于：（1）由于运行现场干扰严重，导致脉冲电流法无法有效应用于在线检测；（2）对于变压器这类具有绕组干扰结构的设备，由于局部放电在绕组内的传播导致脉冲电流法在标定时产生很大的误差；（3）当试样的电容量较大时，受耦合电容的影响，测试仪器的测量灵敏度随着试品的增加而下降；（4）测量频率低，频带窄，包含的信息量少。

3.2无线电干扰法

无线电干扰法在基本测试原理上和脉冲电流法没有本质上的差异，它是采用无线电干扰仪进行局部放电测量，操作比较简单。无线电干扰仪，本质上是一种窄频带调谐选频式仪器（频带从1.25~9.35kHz，中心频带通常取1MHz）。对于气体中放电具有较高的灵敏度，而对于持续时间长的油中放电，检测灵敏度显著下降。

3.3介质损耗法

早期曾利用高压西林电桥或电感比例臂电桥测量介质损耗角正切增量(tan)的办法来检查局部放电，但此法灵敏度太低。后来发展了一种专门用于测量每个周波中的放电电荷及消耗功率的电容电桥，其显示器上扫描得到的平行四边形面积对应于一个周波中的放电能量；其垂直偏移则对应二周波放电量总和。虽灵敏度不高，但因其可直接测量局部放电能量，再则对于脉冲电流法难以响应的辉光放电(非脉冲型放电)或亚辉光放电(上升沿极长)，电桥法则不受其限制，故它在放电量很大的电机的局部放电试验研究中得到应用。

四、非电测法

4.1超声波检测法

超声波检测法检测的是放电时产生的超声波信号。用固定在变压器油箱壁上的超声传感器可以接收到变压器内部局部放电产生的超声波，由此来检测局部放电的大小及位置。由于超声波检测法受到电气的干扰小以及它在局部放电定位上的广泛应用，因此人们对超声法的研究较为深入，近年来，由于声－电换能器效率的提高和电子放大技术的发展，超声波检测法的灵敏度有了较大的提高，尤其是在大容量电容器的局部放电检测方面，其灵敏度甚至高于电脉冲法。该方法具有可以避免电磁干扰的影响；可以方便地定位；在线检测与离线检测的结果相同等优点。

4.2气象色谱检测法

气象色谱检测法是根据局部放电所产生的分解气体来判断局部放电的程度和局部放电的模式。该方法已广泛应用于变压器的油气分析，在指导变压器的安全运行方面取得了一定的成绩，该方法的优点是不受外界电磁干扰的影响，准确度较高。缺点在于油气分离是一个长期的过程，存在很大的时延，对发现早期潜伏性故障较灵敏，不能反映突发性故障；且只能作定性的分析，无法进行定量判断；气体传感器对所检测的气体均敏感，在线提取气体成分存在一定的困难。

4.3超高频检测法

超高频法是通过超高频信号传感器接收局部放电过程辐射的超高频电磁波，实现对局部放电的检测。研究认为：变压器每一次局部放电都发生正负电荷中和，伴随有一个陡的电流脉冲，并向周围辐射电磁波。试验结果表明：局部放电所辐射的电磁波的频谱特性与局部放电源的几何形状以及放电间隙的绝缘强度有关。当放电间隙比较小时，放电过程的时间比较短，电流脉冲的陡度比较大，辐射高频电磁波的能力比较强;而放电间隙的绝缘强度比较高时，击穿过程比较快，此时电流脉冲的陡度比较大，辐射高频电磁波的能力比较强。由于超高频法实施中，传感器安置在变压器箱体内，变压器壳体的屏蔽作用，使这一方法的抗干扰能力大大优于目前传统局部放电监测方法，这对于实现变压器局部放电的在线监测是非常有利的。并且超高频频段丰富，信息量大，灵敏度高。

4.4光检测法

近年来采用光测法对局部放电特征及介质老化机理等方面的研究做了大量工作，但是，由于传感器必须侵入设备，且设备透光性能不好或者根本不能透光，光测法只能测试表面放电和电晕放电。随着光纤技术的发展，将光纤技术和声测法相结合提出了声-光测法。该方法采用光纤传感器，局部放电产生的声波压迫使得光纤性质改变，导致光纤输出信号改变，从而可以测得放电。

4.5射频检测法

射频检测法就是利用罗戈夫斯基线圈从变压器中性点测取信号，测量的频率可达30MHz，大大的提高了局部放电的测量频率，同时测量系统安装方便，检测系统无须改变电力系统的运行方式。但对于三相电力变压器，得到的信号是三相局部放电信号的总和，无法进行分辨，且所测信号易受外界干扰。

五、结论

总的来讲，电测法的灵敏度比非电测法的灵敏度高。对局部放电量超标的变压器，单纯的电信号无法准确的确定局部放电源的具体部位，此时可用电声联合法进行局部放电定位，电信号起到触发声信号的作用。在掌握变压器内部结构的基础上，电声联合局部放电定位法完全可以满足工程需要。

变压器局部放电超声波定位系统有重大的实用价值和广阔的应用前景，随着实践经验的不断积累和相关理论的逐步发展，该类系统的应用必将为电网的安全、高效运行做出更大贡献。

参考文献:

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