摘要：电力变压器局部放电是引发电力事故的主要原因之一，国内外对局部放电理论进行了深入的研究。目前在电力系统中干式变压器得到了广泛的应用，其性能的稳定性对电力的稳定正常运转有着关键性的影响作用。本文结合笔者多年的工作经验，对干式变压器局部放电测量试验方法进行详细介绍。
关键词：干式变压器；局部放电测量；试验方法；试验装置
随着社会经济的快速发展，由于干式变压器具有无污染及维护成本低等特点，干式变压器在电力系统中越来越受用户的欢迎。在社会具大的需求下，干式变压器电压等级的提高以及性能的提升越来越被各厂家所重视，研究干式变压器局部放电与控制，已成为一个十分重要的课题。电力变压器是电力系统的重要组成部分，其运行状况关系到电力系统能否安全运行。变压器的可靠运行与其绝缘状况有直接关系，而局部放电是造成变压器绝缘老化，引发电力事故的主要原因之一。为此，笔者对电力变压器局部放电理论进行了深入的研究，通过对干式变压器的局部放电采取相应措施（降低各部位的场强，制造工艺进行加强），能够非常有效的提高了干式变压器性能与运作安全性，以下将对相关话题进行详细阐述。
一、干式变压器现场局部放电试验中的干扰因素
局放试验中干扰信号影响是局放试验比一般常规绝缘试验复杂的原因之一。在试验过程中应识别干扰，排除和抑制干扰是一项技术性很强的工作。
1.1与电源有关的干扰
干扰只在加压试验时才产生，包括来自50Hz电源的干扰，高压回路接触不良的干扰，试验设备自身局部放电的干扰，接地系统的干扰等，此类干扰可以采取屏蔽式隔离变压器、低通滤波器、高压端加装防晕罩和接地系统采用一点接地等措施予以排除和抑制，也可以从干扰波形的特点中加以识别。电源可采用30～300Hz正弦波信号发生器+功率放大器的模式，避免了晶闸管斩波变频器电源固有的缺陷，消除了斩波时刻屏蔽模式的局放测量盲区，大幅度提高了局放测量的灵敏度和可靠性。
1.2电磁幅射干扰
干扰与电源无关，包括无线电发射，电气开关操作，电动工具使用，大型整流设备及逆变器等。抑制此类干扰的常见方法有:依靠局放测试仪的抗干扰功能；有条件时采用平衡法接线；避开干扰时段，比如安排晚间进行试验。对可以搬运的被试品移到不受干扰的地方去进行试验。
二、干式变压器现场局部放电试验方法分析
2.1电测法
（1）脉冲电流法
脉冲电流法是目前国际上唯一有统一标准的局放检测方法，而且能够直接测量视在放电量。该法主要是通过接入检测回路的检测阻抗或电流互感器获取变压器套管末屏接地线、外壳接地线、中性点接地线、铁心接地线及绕组中由局放引起的脉冲电流并结合数字化信号处理系统来得到局放的相关信息。脉冲电流法离线测量灵敏度高，可以测量局部放电的视在放电量；同时，与超声波法结合可作为电—声定位法对局放点进行定位。但该法测局放时，对试验电源和环境都有很高的要求，无法在线测量，且频率低，频带窄，包含的信息量少，抗干扰能力差；另一方面，其灵敏度随着试品电容的增加而下降，有时甚至下降到无法进行检测。针对这些不足，目前进行电脉冲法检测时主要采用由罗果夫斯基线圈制成的电流互感器来提取脉冲电流信号，使检测回路与被测变压器仅有磁耦合而无电气连接，在一定程度上削弱了电气干扰。
（2）超高频检测法
超高频法是近些年来发展出来的方法，具有抗干扰能力强的优点。相比于脉冲电流法，超高频法接收频带宽，能比较全面地收集局部放电本征信息。但超高频法存在天线接收能力弱的缺点，限制了其
在变压器局部放电检测领域的应用。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。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。当放电间隙比较小或放电间隙的绝缘强度比较高时时，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。变压器油—隔板结构一般能辐射出达到数 GHz 的电磁波。而一般现场干扰的频率不高于 400 MHz，因此超高频检测法能有效避免各种电磁干扰。超高频检测过程中最重要的组成部分是传感器。传感器的灵敏度直接影响系统检测结果的精确度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆UHF 法检测局放信号的超高频天线主要分为内置和外置两大类。但目前大多数天线需要工程人员自行设计，以配合各种超高频检测系统的工作。由于电磁波主要在变压器箱体内部传播，只有少量通过接缝及出线端口散出，因此如何使天线更有效地接收到电磁波是超高频检测法目前需要研究的问题。
2.2非电测法
（1）超声波法
超声波法是目前应用比较广泛的方法之一，具有受电气干扰少，容易实现的优点，而且能方便地进行带电检测，不会对变压器造成不可逆的伤害，只是超声波法的局放定位精度还有待于进一步加以提高。通过安装在变压器油箱外壁上的超声波传感器，将超声波信号转换为电信号，就能对变压器内的局部放电水平进行测量，此即为变压器超声波局部放电测量法。变压器内局放产生的超声波在传播过程中会经过多种介质。其传播路径可分为两条，一条为直接传播，即超声波以纵波穿过绝缘介质、变压器油等到油箱内壁，并透过钢板到达传感器；另外一条为曲折传播，即以纵波传到油箱内壁，后沿钢板按横波传播到传感器。此外超声波在传播过程中会产生不同程度的衰减，因此通常以衰减小的油中直线传播作为重要检测对象。然而声传播捷径往往是经由金属绕组、绝缘板、 油层及箱钢板等不同介质传至超声换能器的，与衰减最小的路径不一致，因此计算得出的等值声速与油速也不一致。通常以最短路经计算的首波声速称等值声速。超声波法的优点在于原理简单，因此得到广泛应用。珠三角地区某局曾运用超声波法进行了110kV 及以上变压器局放的大规模测试工作，这是国内首次大规模开展的主变超声带电局部放电普查工作。普查结果显示超声波法能有效地判断是否存在明显局放现象。该次普查涉及的变压器来自国内外不同制造厂，包括多个电压等级。因此测试结果具有代表性。
（2）气相色谱检测法
变压器发生局部放电时，绝缘材料的分解会产生许多气体，根据检测这些生成气体的成分和含量可以确定相应的局放故障类型， 这就是气相色谱法。放电故障产生的主要气体是 H2， C2H2 。气相色谱法具有不受电气干扰，经济简单，可以自动识别等特点，因此已在变压器的在线检查中得到较为广泛的运用。但是油气分析也有许多缺点：由于油气分析是一个长期的监测过程，虽然对发现早期潜伏性故障较灵敏，但不能反映突发的故障，而且只能作定性分析，无法进行定量
判断；气体传感器对所检测的各种气体均敏感，导致检测准确度不高；在线提取气体成分存在一定的困难等。
（3）光检测法
光检测法是通过检测局放产生的光辐射并利用光电倍增管进行光电转换获取光电流，再对其进行特性分析以实现局放识别。鉴于光电倍增管不能长期暴露于强光下，且被测设备基本不透光，因此传感器必须侵入设备，故在现场中光测法基本上没有直接使用。尽管如此，光测法还是在局部放电光谱分析、绝缘老化机理、局部放电电磁波传播特性的研究中得到应用。随着光纤技术的发展，在局部放电光脉冲检测中，光检测法也取得了良好效果。另外，在光纤技术基础上，光测法和声测法的结合还可实现局部放电的定位。总之，光检测法适合于局放的定性分析，定量研究方面还有待进一步提高。
（4）红外热像法
红外热像法是通过检测局部区域的表面温度升高的变化来了解变压器内部的局部放电产生的电热能量转换。 红外热像法用于定性测量有其重要意义，对于复杂的绝缘结构，该法需要借助于计算机进行辅助计算，可以得到一定的量化关系。但目前这种方法用于定量研究还存在困难。
三、结语
目前，电脉冲法和超声波法是研究最为广泛的方法，但在应用上仍存在诸多不足，尤其在信号识别和实现精确定位问题上。对于变压器局部放电测量而言，有四大发展趋势：在线监测，有效定位，抗干扰能力强，实用性高。我们要在工作实践中不断总结创新，不断完善干式变压器局部放电的试验手段，进而保障电力系统的稳定供应。
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论文作者:谭嘉良
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/8
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