变压器局部放电带电检测方法及有效性分析

蒲金雨，赵 坚，张玉波，张 炜

(广西电网有限责任公司电力科学研究院，广西 南宁 530023)

变压器局部放电带电检测方法及有效性分析

蒲金雨，赵 坚，张玉波，张 炜

(广西电网有限责任公司电力科学研究院，广西 南宁 530023)

介绍了变压器局部放电高频检测法、超声波检测法、特高频检测法3种带电检测方法的检测原理，应用这3种检测方法对所模拟的4种典型局部放电进行测量，并将测量结果依次与脉冲电流法测得的结果进行比较分析，得出这3种带电检测方法的有效性，从而为变压器局部放电检测方法的有效性和适用范围提供依据。

变压器；局部放电；带电检测；有效性

随着经济的发展，社会用电量不断增加，对电力输变电系统的可靠性也提出了更高的要求，变压器作为电力输变电系统的核心设备，其运行的可靠性越来越受到人们的重视。影响变压器正常运行的主要原因为变压器绝缘缺陷引发的局部放电，它会导致绝缘结构的电气强度下降，最终导致绝缘击穿或沿面闪络。针对变压器内部的局部放电，国内外专家学者提出了多种检测方法，然而对检测方法的有效性却很少有人提及[1-2]。

1 局部放电带电检测方法

变压器发生局部放电时会伴随着电荷转移和电能损耗，还会产生电磁波、超声波等物理化学现象。根据局部放电过程的特性，提出了高频检测法、超声波检测法、特高频检测法等变压器局部放电带电检测方法。

1.1 高频检测法

高频检测法是通过在地线上安装HFCT传感器，通过检测高频电流信号实现局部放电的检测。高频检测法也是通过局部放电产生的脉冲电流进行检测的，不同的是脉冲电流法通过检测阻抗的脉冲电压，而高频检测法则使用罗科夫斯基线圈的方式，在环状磁芯材料上围绕多圈导电线圈，高频电流穿过磁芯中心而引起的高频交变电磁场会在线圈上产生感应电压，以此获得视在放电量。

1.2 超声波检测法

超声波检测法是依据检测局部放电时伴随产生的超声波来进行局部放电测量的，其原理为：当变压器发生局部放电时，分子间剧烈碰撞产生超声波脉冲，该超声波脉冲包括纵波、横波和表面波，这些超声波在介质中传播的特性不同，通过安装在变压器外壳上的超声波传感器捕捉到这些超声信号，再通过对超声信号的分析来判断放电量的大小。

1.3 特高频检测法

特高频检测法是依据检测局部放电时伴随产生的特高频电磁波来进行测量的，其原理为：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。通过UHF传感器对局部放电时产生的超高频电磁波信号进行检测，从而获得局部放电的相关信息，实现局部放电检测。

2 试验研究

2.1 试验系统

使用TWTM-35型变压器局部放电故障模拟试验系统进行局部放电的模拟和测量。该系统主要由35 kV/50 kVA三相油浸式变压器、可植入式故障源、控制台及各种监测传感器组成，在变压器A相上分别模拟尖端放电、沿面放电、悬浮放电、匝间放电4种典型的局部放电，使用脉冲电流法、高频检测法、超声波检测法和特高频检测法对上述4种类型的局部放电进行检测。

2.2 试验依据

本文进行试验研究的主要依据有：GB/T 7354—2003《局部放电测量》，IEC 62478《应用电磁场及声音的方法测量局部放电》[3-4]。

2.3 局部放电测量点布置

在试验变压器上，采用不同传感器布置了12个局部放电测量点，传感器位置、类型及检测频带见表1。

表1 监测传感器及接入通道号

3 变压器带电检测方法的有效性分析

3.1 高频检测法监测数据及有效性分析

试验分别在变压器A相模拟不同放电故障，在变压器模型上有3个高频电流传感器(HFCT)测试点。一般高频法带电检测主要监测中性点接地线处和铁芯接地线处，表2—5为试验所得数据。

表2 尖端放电测试数据 pC

表3 沿面放电测试数据 pC

表4 悬浮放电测试数据 pC

表5 内部匝间放电测试数据 pC

对于高频脉冲电流(HFCT)检测法，变压器不同的缺陷可能呈现不同的现象，在中性点和铁芯接地处均能有效检出，但效果有所不同，在箱体接地线上检出效果不明显，见表6。

3.2 超声波检测法监测数据及有效性分析

在变压器模型上有4个超声波(AE)测试点，变压器的4个侧面各布置1个，测试结果见表7—10。

表7 尖端放电测试数据

表8 沿面放电测试数据

表9 悬浮放电测试数据

表10 内部匝间放电测试数据

由于超声波在变压器中传播会发生折反射和能量衰减，因此放电点的位置对于检测结果有很大影响，超声传感器对不同缺陷类型的检测效果不同，见表11。

表11 超声波检测法检出有效性说明

3.3 特高频检测法监测数据及有效性分析

试验分别在变压器A相模拟不同放电故障。在变压器模型上有4个特高频(UHF)测试点，变压器4个侧面各布置1个，见表12—15。

表12 尖端放电测试数据

表13 沿面放电测试数据

表14 悬浮放电测试数据

表15 内部匝间放电测试数据

由于特高频法检测的信号频率较高，对于含有特高频分量较多的沿面和悬浮放电信号检出有效性良好，对于信号上升沿较缓尖端放电和信号传输过程中容易受到金属遮挡的匝间放电的检出效果一般，见表16。

表16 针对不同缺陷类型检出有效性说明

4 结论

本文应用高频检测法、超声波检测法、特高频检测法对所模拟的4种典型局部放电进行测量，并将所测得的数据与脉冲电流法所测得的数据依次进行比较分析，得出3种带电检测方法的有效性如下。

a. 高频检测法对尖端放电、沿面放电、悬浮放电、匝间放电检测均有效，当HFCT传感器布置在中性点接地线处时检出效果最好。

b. 超声波检测法对尖端放电、沿面放电、悬浮放电检测有效，对匝间放电检测效果一般。

c. 特高频检测法对沿面放电、悬浮放电检测效果有效，对尖端放电、匝间放电的检测效果一般。

[1] 梁 钊,杨晔闻,叶彦杰. 电力变压器局部放电检测方法探讨[J]. 南方电网技术,2011, 5(1):85-89.

[2] 郭 俊,吴广宁,张血琴,等. 局部放电检测技术的现状和发展[J].电工技术学报,2005,20(2):29-35.

[3] 局部放电测量：GB/T 7354—2013[S].

[4] 应用电磁场及声音的方法测量局部放电：IEC 62478[S].

Analysis on the Efficiency of Partial Discharge Detection with Electricityin Transformer

PU Jinyu, ZHAO Jian, ZHANG Yubo,ZHANG Wei

(Guangxi Power Grid Co.,Ltd. Electric Power Research Institute，Nanning,Guangxi 530023，China)

The principle of high frequency detection method, ultrasonic detection method and ultra high frequency detection method for transformer are introduced in detail.Four typical partial discharges are measured using three detection methods. Finally, the measured results are compared with pulse current method.The effectiveness of three methods are verified which will be reliable foundation of validity and application for transformer partial discharge measurement.

transformer; partial discharge; detection with electricity; effectiveness

TM855

A

1004-7913(2017)10-0050-03

蒲金雨(1987)，男，硕士，工程师，主要从事高压电气设备试验及在线检测技术研究工作。

2017-07-01)