变压器局部放电带电测试在电网中的应用

变压器局部放电带电测试在电网中的应用
摘要：随着社会经济发展水平的不断提升，电力行业逐渐开始向自动化和智能
化方向发展，智能电网的建设技术也逐渐成熟，以更好地保障电力系统运行的安
全性和稳定性。

从现实情况来看，电力变压器局部放电问题导致电力设备时常出
现运行故障，而造成电力变压器局部放电的原因比较复杂，因此有必要通过有效
应用带电检测及定位技术对这一课题进行研究。

关键词：变压器；局部放电；带电检测
前言
电力变压器内部发生局部放电就会影响电气设备使用寿命。

局部放电时间虽短，能量较小，不会立即引起绝缘的穿透性击穿，但是具有很大的危害性。

局部放电对绝缘设备的破坏
是一个缓慢的发展过程，对高压电气设备长期安全运行造成影响，因此实施变压器局部放电
带电检测，及时监控变压器绝缘状态具有重要的意义。

1电力变压器局部放电带电检测技术分析
1.1 高频局部放电检测法
高频局部放电检测是电力设备局放缺陷检测与定位的常用测量方法之一，检测频率范围
在3 MHz～30 MHz。

高频局部放电检测法有效应用高频罗氏线圈，发挥其测量阻抗的作用，
然后获取耦合电路中的脉冲电流信号，最终得到准确的局部放电结果。

该技术与传统脉冲电
流法的原理相似，均为非接触式检测方法。

高频电流传感器可以设计成开口CT的方式，在
接地线或末屏引下线处安装，接收到局部放电发出的信号，并且通过带电检测仪器显示出来。

1.2 特高频局部放电检测法
当电力系统发生局部放电时，将产生很陡的脉冲电流，并激发高频率的电磁波，只要对
这种电磁波进行带电检测，就可以判断电力变压器是否存在局部放电情况，并且有效诊断电
力变压器的绝缘状态。

特高频检测法进行带电检测主要是有效利用特高频传感器，这种传感
器主要分为两种类型内置式UHF传感器和外置式UHF传感器。

特高频局放检测法能够检测到300MHz～3000MHz范围内的信号，能够在这一频率范围内有效避免设备受检测现场的干扰，从而提高检测结果的准确性。

1.3 超声波局部放电检测法
变压器之所以产生局部放电现象，主要原因在于绝缘纸板或者油中气泡存在缝隙，当发
生局部放电现象时，气体分子之间会发生猛烈撞击，进而产生脉冲机械声波。

在利用超声波
检测法进行带电检测时，可以对20～200kHz范围内的信号给予检测。

当局部放电量较大时，超声波信号也相应较大。

因此，超声波带电检测法能够有效判断局部放电量的大小。

1.4 光学检测法
当电力变压器出现局部放电现象时，变压器会伴随发热和发光等情况。

光学检测法能够
有效接收紫外线、红外线、可见光等光信号，并且将光信号转化为电压信号，从而判断电力
变压器局部放电的强弱情况。

光学检测法存在一定的局限性，主要应用于外部检测，不能检
测内部关键设备的运行状态。

1.5 油中溶解气体检测法
电力变压器局部放电意味着绝缘油或者固定绝缘纸板老化，导致大量可溶解在油中的低
分子烃类气体产生，如甲烷、乙烷、乙炔、乙烯、一氧化碳、二氧化碳和氢气等。

在利用油
中气体溶解分析检测法时，检测结果不仅不会受到磁场因素的干扰，还能实现离线检测，应
用优势显著。

2变压器高频局部放电典型图谱分析
（1）变压器悬浮放电故障。

变压器悬浮放电正负半周比较对称，放电脉冲幅值及间隔
大体相等，其二维谱图呈现比较典型的矩形分布，放电主要集中在第一象限和第三象限。

（2）变压器尖端放电故障。

尖端放电绝大部分发生在电压峰值附近，正峰值处较负峰
值处分布较多且放电信号幅值较大，负峰值处较正峰值处最大放电幅值较小，尖端放电脉冲
基本上单个出现，并且还具有很强的随机性和间歇性。

（3）变压器沿面放电故障。

沿面放电只发生在一个电极的边缘，其二维谱图形状呈锥
形对称分布，放电主要集中在第一象限和第三象限区间内，正、负半周放电不对称，第一象
限的放电幅值大于第三象限的放电幅值。

（4）变压器绝缘纸板放电故障。

绝缘纸板放电在较低的电压下就开始放电，正、负半
周的放电几乎同时产生，放电比较稳定，图谱形状也比较相似。

图谱呈现正态分布，放电脉
冲在第一象限、第二象限、第三象限及第四象限都有出现，但是峰值集中在90°和270°附近。

3变压器局部放电带电检测技术的综合应用
变压器局部放电带电检测中，因干扰信号的存在，单一地通过一种检测信号有时不能够
准确地判断出变压器内部是否存在局部放电，采用超声波和高频两种检测技术联合诊断，能
够有效排除干扰，确定变压器内部是否存在放电。

在电信号和声信号能够同时检测到的情况下，电信号和超声波信号在时域上有着很好的对应关系，超声波信号滞后于电信号，具有固
定时差，可以确定放电来自变压器内部，同时利用声电定位确定变压器故障点位置。

4局部放电带电检测故障案例分析
4.1异常情况
某变电站110kV主变进行高频局部放电检测时，在这三个频段下：40kHz~300kHz、
1MHz~5MHz、10MHz~20MHz，分别检测到明显的局部放电高频脉冲电流信号。

于是进行超
声波局放检测，并在主变35kV侧C相套管下方检测到超声波信号幅值最大。

变电站主变进行电声联合带电检测，电信号和超声波信号在时域上有着很好的对应关系，超声波信号滞后于电信号，具有固定时差，可以确定放电脉冲来自变压器内部，并利用电声
定位技术确定变压器故障点位置。

同时结合主变油色谱数据，发现乙炔含量达到6.08μL/L，超出注意值。

4.2数据分析及诊断结果
通过对变电站主变进行高频电流和超声波综合检测，发现异常高频信号，在排除现场空
间干扰，并与相邻变压器进行信号对比发现，该异常高频信号只存在于主变铁心接地线位置，初步判断为主变内部产生。

由典型高频检测图谱分析，该信号存在明显的时域对称性，高频
脉冲分布相位宽，幅值大，且脉冲幅值基本一致，符合悬浮放电特征。

在超声波检测过程中，35kV侧C相下方位置超声波信号幅值最大，该超声波信号幅值
向周围递减，符合超声波传递规律，进行高频-超声波综合定位发现故障点位置。

4.3内部检查及处理
将主变本体油放出，拆除35kV套管，并用轴流风机通风，测量变压器氧气含量合格后，检修人员从变压器人孔进入，检查35kV引线、10kV引线、变压器夹件及压板，无放电痕迹，检查10kV三角形接线联结铜排无放电痕迹。

检修人员在拆除35kV套管时发现套管底部垫圈
有明显的放电烧伤痕迹，套管法兰底部的箱体内壁上有黑色放电痕迹，分析原因为35kV套
管引线位置不正，与变压器箱体内壁产生放电。

发现问题后，采取2个检修处理措施：（1）加强套管底部绝缘:为了消除悬浮电位影响，将套管底部螺栓进行短接。

（2）加强35kV引线外绝缘：使用绝缘纸和白布带对套管引线重
新包扎，加强引线外绝缘。

主变在故障排除后进行停电诊断性试验，测试数据未发现异常。

参考文献：
[1]范茜茜.电力变压器局部放电超高频检测仿真分析[J].电力大数据，2018，21（7）：
80-87.
[2]臧其贤，热孜万古丽?托呼提.电力变压器局部放电带电检测及定位技术研究[J].科技经
济导刊，2017，（20）：41，38.。