Question

电力变压器的局放试验

在进行电力变压器的耐压试验（交流或直流）时，经常会有各种各样的干扰信号，这些干扰信号构成了局放试验时的测量仪器的背景噪声，干扰措施主要有哪几类？分别用哪些办法能够避免这些干扰对试验造成的影响

Answer 1

常规的电力变压器局部放电检测方法有脉冲电流法、DGA法、超声波法、RIV法、光测法、射频检测法和化学方法等。

常规的局放检测方法
脉冲电流法。它是通过检测阻抗接入到测量回路中来检测。检测变压器套管末屏接地线、外壳接地线、中性点接地线、铁芯接地线以及绕组中由于局放引起的脉冲电流，获得视在放电量。脉冲电流法是研究最早、应用最广泛的一种检测方法，IEC-60270为IEC于2000年正式公布的局放测量标准。脉冲电流法通常被用于变压器出厂时的型式试验以及其他离线测试中，其离线测量灵敏度高。脉冲电流法的问题在于以下几方面：其抗干扰能力差，无法有效应用于现场的在线监测；对于变压器类具有绕组结构的设备在标定时产生很大的误差；由于检测阻抗和放大器对测量的灵敏度、准确度、分辨率以及动态范围等都有影响，因此当试样的电容量较大时，受耦合阻抗的限制，测试仪器的测量灵敏度受到一定限制；测量频率低、频带窄，包含的信息量少。

DGA法。DGA法是通过检测变压器油分解产生的各种气体的组成和浓度来确定故障（局放、过热等）状态。该方法目前已广泛应用于变压器的在线故障诊断中，并且建立起模式识别系统可实现故障的自动识别，是当前在变压器局放检测领域非常有效的方法。但是DGA法具有两个缺点：油气分析是一个长期的监测过程，因而无法发现突发性故障；该方法无法进行故障定位。

超声波法。超声波法是通过检测变压器局放产生的超声波信号来测量局放的大小和位置。超声传感器的频带约为70～150千赫兹（或300千赫兹），以避开铁芯的铁磁噪声和变压器的机械振动噪声。由于超声波法受电气干扰小以及可以在线测量和定位，因而人们对超声波法的研究较深入。但目前该方法存在着很大的问题：目前的超声传感器灵敏度很低，无法在现场有效地测到信号；传感器的抗电磁干扰能力较差。因此，超声检测主要用于定性地判断局放信号的有无，以及结合脉冲电流法或直接利用超声信号对局放源进行物理定位。在电力变压器的离线和在线检测中，它是主要的辅助测量手段。

RIV法。局部放电会产生无线电干扰的现象很早就被人们所认识。例如人们常采用无线电电压干扰仪来检测由于局放对无线电通讯和无线电控制的干扰，并已制定了测量方法的标准。用RIV表来检测局放的测量线路与脉冲电流直测法的测量电路相似。此外，还可以利用一个接收线圈来接收由于局放而发出的电磁波，对于不同测试对象和不同的环境条件，选频放大器可以选择不同的中心频率（从几万赫兹到几十万赫兹），以获得最大的信噪比。这种方法已被用于检查电机线棒和没有屏蔽层的长电缆的局放部位。

光测法。光测法利用局放产生的光辐射进行检测。在变压器油中，各种放电发出的光波长不同，研究表明通常在500～700mm之间。在实验室利用光测法来分析局放特征及绝缘劣化等方面已经取得了很大进展，但是由于光测法设备复杂昂贵、灵敏度低，且需要被检测物质对光是透明的，因而在实际中无法应用。

射频检测法。利用罗果夫斯基线圈从变压器中性点处测取信号，测量的信号频率可以达到3万千赫兹，大大提高了局放的测量频率，同时测试系统安装方便，检测设备不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放信号的总和，无法进行分辨，且信号易受外界干扰。随着数字滤波技术的发展，射频检测法在局放在线检测中得到了较广泛的应用。

超高频方法在局放检测中的应用
华北电力大学自2002年开始，将近年来国际上流行的超高频技术应用于GIS、变压器、电机和电缆等的局放检测研究工作。截至目前为止，研究工作取得了很大进展，完成了超高频法用于变压器局放检测的可行性验证，研制了一套自动化超高频局放检测系统，可以通过程控的方式控制信号采集和数据存储。设计了模拟变压器内部局放的各种实验室模型，通过相位统计分布的方式和频谱的方式进行了模式识别的研究，取得了很好的效果。以实验室检测系统为基础设计了一套基于现场的超高频局放检测系统，并成功地于2003年2月23日在河南某变电站一台正在运行的型号为SFPSZ9-220千伏/120000千伏安的主变进行了安装与试验，实现了国内用于实际在线安装测试的首次试验。后来又在该变压器吊罩检查期间，安装了基于超高频检波信号的固定式监测系统长期跟踪其局放活动。结合实验室的研究成果，设计了一套基于工控机的UHF局放在线监测装置，实现了在线连续采集数据、相位统计分析和超高频信号随时间变化的历史趋势分析功能。

高压设备局放检测的发展方向
目前，超高频方法的研究也面临着一些问题，由于测量机理与脉冲电流法不同，因此无法进行视在放电量的标定，而目前大多数工程人员已经习惯于通过视在放电量来反映局放的严重程度，IEC规定有关局放的变压器产品出厂标准中，其指标也是通过局放量的阈值来规定的。目前的研究表明，即使在局放源到传感器之间的传播路径不变的情况下，脉冲电流法的视在局放量与超高频方法所测得的脉冲信号幅值之间也没有确定的对应关系，这就更加大了应用该方法进行局放定量的难度；此外，由于变压器内部绝缘结构的复杂性，局放产生的电磁波在内部的传播将存在大量的散射、折反射以及衰减，因而传播特性研究和局放源定位工作将注定是难度很大而且充满挑战的。

随着科技的发展，特别是信号分析技术如神经网络、指纹分析、专家系统、模糊诊断和分形等都越来越多地应用到变压器局放检测中，对通过脉冲电流法按照IEC270标准测量得到数据，进行模式识别和绝缘寿命评估，推动了局放检测技术的发展。超高频检测方法从一开始就是从数字化技术起步的，通过将成功的传统方法移植到超高频检测之中，实现局放的连续在线监测和自动识别的研究正在取得快速的进展，上述超高频法存在的问题是目前很多相关研究单位需要解决的课题。笔者认为，任何一种方法都有一定的应用范围，有些问题它可以解决，有一些则不能解决。当前通信技术的发展使人们充分认识到，在线监测是个跨学科、综合性的研究领域，多种方法相结合，综合运行目前各种技术和知识，构建统一的、综合的在线监测平台，将是未来局放在线监测的发展方向。

Answer 2

　　电力变压器局部放电功率监测主要包括内部电荷分布监测、电信号跟踪监测、绝缘材料绝缘性能监测等。常用的监测方法有高频仪表监测法、交流电压转换法、超宽带测量法、频率法等。

　　一、HF局部放电监测

　　超高频局部放电监测主要是基于计算机强大的数据分析能力。通过输入输出变压器两端电荷的差值，可以对丢失的电荷进行有效的跟踪，从而可以直观地看到绝缘层的损坏部分。技术人员及时维修。这种方法的缺点是由于电源变压器内部结构的复杂性和电荷流中的碰撞，会给计算机的测量和数据采集带来一定的误差。

　　二、超频宽带局部放电监测

　　超频宽带局部放电监测方法适用于工业大型变压器的局部放电检测。通过高频扫描和小概率错位，可以同时大范围同时监测变压器绝缘层。该方法具有监测范围广、覆盖全、信息量大等优点，广泛应用于大型运行设备中变压器的局部放电监测。

　　三、局部放电的非电测量

　　局部放电的非电测量应首先在生物和化学方面进行检测和跟踪，主要是在体内。由于现代科学技术的发展，各个学科之间可以实现良好的相互交流，尤其是具有相关研究内容的学科之间，彼此的专业测量方法可以非常普遍。该方法采用化学定量分析法，通过测量变压器中离子的化学性质来分析化学循环，从而确定化学活性区域。与非电测量法类似，有变压器油色谱在线监测法、变压器油氢浓度在线监测法、

　　四。局部放电光纤技术检测方法

　　光纤技术是一种比较成功的超声波检测方法。光纤技术与电力变压器就地检测联动，实现变压器就地检测的技术革新。使用光纤检测局部放电具有明显的优势：光纤在变压器内部通路中单向传播，从而避免了局部放电信号的重复性，防止了对复合电路的二次影响。测量原理是当电源变压器的绝缘层被击穿时，放电部分发出的超声波信号会沿着光纤的路径传播，过程中不会发生电荷体积的碰撞，从而避免电荷的额外损失。当电荷传播到一定程度时，与计算机相连的外置调制解调器提取局部放电产生的电信号并将数据转换成与其相连的计算机，然后通过计算机进行高速定量关系计算。

　　五、局部放电的红外线检测方法

　　红外线检测也应用于电力变压器局部放电的检测。红外探测是根据局部放电点的温升，利用红外探测器的热成像原理实现热点测量。但是，由于变压器结构和传热过程的复杂性，采用红外成像方法很难直接检测到变压器本体内部的局部放电。目前，变压器红外检测对变压器外部故障（包括导体接触不良、漏磁引起的涡流、冷却装置故障、变压器套管故障等）是有效的。

　　局部放电检测的电磁干扰与抑制

　　变压器局部放电检测能直接有效地反映变压器的实际绝缘情况。然而，在实际测量中，由于外部环境因素，测量结果在很大程度上降低了。在严重的情况下，甚至无法进行测量工作。

　　导致局部放电检测不能正常进行的因素是多种多样的，可以根据不同的分类条件分为不同的类别。常见的干扰包括周期性干扰、脉冲型干扰、白噪声干扰和实验室屏蔽干扰。针对不同类型的干扰采取针对性强的抑制措施。就目前的干扰抑制情况而言，还没有找到完全有效的控制方法。现有措施或多或少受到一些不利因素的制约，适用范围狭窄。据相关专业报道，目前正在建立更先进的数字抗干扰处理系统。在现代科学技术的帮助下，取得了良好的进展。希望随着相关科研工作的不断开展，未来可以制定出具体的目标。一种新型的变压器局部放电抗干扰系统，性能强，适用范围广。