变压器局部放电超声法检测中超声传感器的应用

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变压器局部放电监测方法总结

变压器局部放电监测方法总结随着电气设备不断增多和规模不断扩大，变压器也被广泛应用于各种场合。

作为电力变压器常见的故障现象，局部放电已成为影响电气设备运行安全的最主要因素之一。

因此，变压器局部放电监测方法的研究和应用显得尤为重要。

目前，变压器局部放电监测方法主要可以分为以下几类。

一、超声波法超声波法是利用超声波探测变压器内部局部放电信号的方法。

其原理是，当变压器内部发生局部放电时，会产生一定的声波信号，超声波探头可以探测到这些信号，并以此来判断变压器是否存在局部放电现象。

这种方法具有灵敏度高、反应迅速、非接触式测量等优点，但同时也存在着受温度、材质等因素的影响、检测深度较浅等缺点。

二、电磁法电磁法是利用电磁感应探测变压器内部局部放电信号的方法。

其原理是，变压器内部发生局部放电时，会产生一定的电磁波信号，电磁感应探测器可以探测到这些信号，并以此来判断变压器是否存在局部放电现象。

这种方法具有灵敏度高、检测深度较深等优点，但同时也存在着受温度、材质等因素的影响、需要专门的仪器等缺点。

三、光学法光学法是利用光学感应探测变压器内部局部放电信号的方法。

其原理是，通过光学采集设备采集变压器内部局部放电时产生的闪光信号，并映射到光学显微镜中进行观察和判断。

这种方法具有不会影响变压器内部工作、检测效果好等优点，但同时也存在着需要专门设备、放电强度小等缺点。

四、化学法化学法是利用化学分析手段分析变压器内部油中存在的局部放电产生的气体的组成及其浓度变化来判断变压器是否存在局部放电现象的方法。

这种方法具有利用方便、检测精度高等优点，但同时也存在着受变压器内部材质、油质量等因素影响、需要取样等缺点。

总的来说，变压器局部放电监测方法有很多种，每种方法都有其优点和不足。

针对不同的应用场合和电气设备，在实际应用时应该综合考虑各种方法的特点和适用范围，在保证精度的前提下选择最合适的监测方法。

同时，也需要不断加强和完善局部放电监测技术，进一步提高变压器运行安全性和稳定性，为电力系统的稳定供电和发展做出自己的贡献。

电力变压器超声波局部放电检测技术应用的研究

电力变压器超声波局部放电检测技术应用的研究发布时间：2021-05-26T06:37:39.540Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第3期作者：时鹏[导读] 随着经济社会不断发展，电力系统稳定运行的重要性日益凸显。

作为电网核心设备，电力变压器内部发生局部放电会加速绝缘体老化，导致电气事故，进而引发电网运行风险。

国网山东省电力公司菏泽供电公司山东菏泽 274000摘要：随着经济社会不断发展，电力系统稳定运行的重要性日益凸显。

作为电网核心设备，电力变压器内部发生局部放电会加速绝缘体老化，导致电气事故，进而引发电网运行风险。

因此变压器局部放电检测工作至关重要，能够有效预防事故发生。

局部放电产生的电流与周围介质会发生相互反应作用，产生热效应或者生成活性物质，使得周围介质形成超声波、高频辐射等效应，这也给局部放电检测技术提供了方向。

超声波法局部放电检测技术抗电磁干扰能力强、方便实现放电定位、适应范围广，对电力变压器进行局部放电检测具有较高应用价值。

关键词：电力变压器；局部放电；超声波法引言由于长期处于高温、高压、振动的环境中，电力变压器容易出现电的、热的、化学的以及异常状况下形成的绝缘劣化，导致电气绝缘强度降低。

制造或安装中潜伏的缺陷或者运行中产生的缺陷，也会引起局部放电的发生。

实践表明，局部放电是导致电力变压器绝缘劣化，发生绝缘故障的主要原因。

对局部放电的检测和评价已经成为电气设备绝缘状况监测的重要手段，尤其是在线局部放电检测可以直接反映出电气设备内部的绝缘状况，并能够及时、有效地发现其绝缘缺陷，减少不必要的设备停电造成的负荷损失和停电操作带来的安全风险。

超声波检测作为目前最有效的在线局部放电检测技术，具有使用简便，与被测设备之间无电气连接、可以避免多种电气干扰等优点。

同时，超声波检测的灵敏度不随被测物电容量而变化，因而定位精度高，通常能更加准确地指出一个复杂系统内局部放电源的位置。

1局部放电及检测方法局部放电是指绝缘结构中由于电场分布不均匀、局部电场过高而导致的绝缘介质中局部范围内的放电或击穿。

干式变压器的局部放电检测方法比较研究

干式变压器的局部放电检测方法比较研究局部放电是变压器运行中常见的故障形式之一，对变压器的安全稳定运行造成了潜在的危害。

因此，准确可靠地检测和评估变压器的局部放电情况，对于及时发现和处理潜在故障，保护变压器的正常运行非常重要。

在干式变压器中，特别是干式绝缘变压器中，局部放电的检测更加困难，因为干式变压器的绝缘材料在局部放电产生时没有液体冷却，导致温升过高。

干式变压器的局部放电检测方法有很多种，每种方法都有其优缺点。

本文将比较研究几种常见的干式变压器局部放电检测方法。

首先是红外热成像法。

红外热成像法基于热学原理，通过检测变压器表面温度分布情况来判断变压器是否存在局部放电问题。

这种方法具有无接触、快速、直观等优点，可以实现全覆盖检测。

然而，红外热成像法只能检测到放电区域的热点，无法提供准确的放电源位置，仅能作为初步诊断手段。

其次是超声波检测法。

超声波检测法是通过检测声波信号来定位和识别变压器的局部放电源。

这种方法无需拆解变压器，具有高灵敏度、高精度的优点，能够实现较准确的检测和诊断。

不过，超声波检测法对变压器结构和放电位置的影响较大，需要专业人员进行解读和分析，且需要长时间实施检测。

第三种方法是电容耦合法。

电容耦合法是通过电容耦合设备将变压器的金属壳体与外部设备相连，在耦合设备上检测放电信号，以确定局部放电源的位置和特性。

这种方法具有高灵敏度、高精度、实时性强的优点，可以用于在线监测。

然而，电容耦合法需要额外的耦合设备，增加了成本和复杂度。

最后是超高频法。

超高频法通过检测变压器的电磁辐射信号来判断局部放电的存在和位置。

这种方法具有快速、准确、无扰动等优点，可以实现轻量级的实时检测。

然而，超高频法需要专业仪器，并需要专业技术人员进行解读和分析，且不能用于在线监测。

综上所述，干式变压器的局部放电检测方法各有优势和不足。

红外热成像法适用于初步检测和快速筛查，超声波检测法适用于精确定位和诊断，电容耦合法适用于在线实时监测，超高频法适用于快速准确检测。

电气设备局部放电的超声波检测方法分析

述沿面放电发展的过程。真实的局部放电信号信息。５．１前置放大电路目前超声波检测局部放电的研究工作主要沿面放电是一种特殊的气体放电现象，沿集中在定位方面，原因是与电测法相比，超声波面闪络电压比气体或者固体单独作为绝缘介质压电晶体输出信号的电压有时低至微伏数这的传播速度较慢，对检测系统的速度与精度要时的击穿电压都低。影响沿面放电电压的主要量级，样微弱的信号若经过长距离传输必须求较低。在利用超声波进行局部放电的放电量因素有：电场分布情况、电压波形、质表面状经放大后传输，能减弱干扰信号对它的影响，介才的大小确定和模式识别方面的工作相对较少，态、空气污秽程度、气候条件等等。并提高信噪比。因为压电晶体的输出阻抗较高，３超声波检测常见的干扰信号及其特性带负载能力差，则要求前置放大电路不仅要有提出了利用频谱识别局部放电模式的新方法，现场的干扰信号是多种多样的，按频带可较大的输入阻抗，而且噪音要低，足检测频并满其研究也取得了一些新成果。近几年以来，出还现了一种把超声波法与射频电磁波法（包括射频分为窄带干扰和宽带干扰，而按其时域波形特带宽度和具有一定的放大倍数。脉５２后置主放大电路法和超高频法）联合起来进行局放定位的趋势。征可分为连续的周期性干扰、冲型干扰和白本系统后置放大电路由Ｔ０４片和一Ｌ８芯在澳大利业的西门子研究机构使用局部放电产噪３。类生的超声波和射频电磁波联合检测技术监测变３．１连续的周期性干扰包括个精密可调电位器组成，电路如下图所示，过通３．．１电力系统载波通信和高频保护信号该精密可调电位器可对后置放大增益进行微１压器中的局部放电活动。其关键依据是：超声波和电磁波在变压器介质中的传播速度是不一致引起的干扰。调，以减少偏差。的，因而可以测量两种波到达传感器的时间间３．．１２无线电干扰。此类干扰的波形通常是有固定的谐振频率和频带宽度。隔。国内方面，西安交通大学提出了一种基于超高频正弦波，高频和超声波的相控接收阵的局放电定位法，３．２脉冲型干扰信号包括：电线路或高压供利用分别检测超高频和超声波信号的相控接收端的电晕放电；电网中的开关、晶闸管整流设备阵构成平面传感器，接收到的超高频信号为时闭合或开断引起的脉冲干扰；电力系统中其它间基准，进而得到超声波的传输时延，可计非检测设备放电引起的干扰。这样３白噪包括各种随机噪声，电气设备的３如算出局放电点与超声波传感器间的距离，再根据相控阵扫描的方位角和仰角就得出放电的空热噪声、配电线路及变压器继电保护信号线路间几何位置。中由于藕合进入的各种噪声以及监测线路中的２局部放电的种类及特点半导体器件的散粒噪声等。后置放大电路２．１电晕放电４超声波检测系统结构电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自从硬件结构组成上，超声检测系统主要包６电源设计持放电形式，是极不均匀电场的特征之一。电力括四个部分：ａ传感器部分：由压电传感器及屏在检测系统的电路板上，需要各种电压等传感根据系统中所遇到的绝缘结构大多是不均匀的，不蔽导线组成，器可随时拆卸，实验现场级的电源。模拟电路部分主要是各种集成放大均匀电场的形式很多，绝大多数是不对称电场。具体要求选择更换不同型号．电源模块：ｂ．为实器，一使用正负ｓ统Ｖ的直流电源供电，数字电在电场极不均匀时，随间隙上所加电压的升高，现便携检测，电池供电，采用电路包括对各种芯路部分使用３Ｖ流电压。针对以上需求，．直３考在大曲率电极附近很小范围内的电场足以使空片所需电压等级的转换；模拟信号预处理电虑到检测系统的体积要小以及便于携带移动，ｃ．气发生游离，而间隙中大部分区域的电场仍然路由前置放大器，带通滤波，后置主放大电路等选用９Ｖ的干电池作为系统的总电源，通过不同很小。于是在大曲率电极附近很薄一层空气中组成，可通过数字示波器得到清晰的模拟信号；的电源转换芯片得至各种等级的所需电压，Ｈ并将具备自持放电（即外界游离因素不存在，间隙ｄ数字电路：片机及其外围电路组成，由单电路且在电源芯片的输出端采用Ｉ型滤波电路和对Ｉ中的放电仅靠电场作用继续进行下去）的条件。已设计完成，眭能通过测试，目的工作地电容进行处理，部分但前减小纹波，提高电源质量。放电仅局限在大曲率电极周围很小的范围内，对ＡＤ转换之后数字信号的处理上存在困难，／５直流电压采用德州仪器公司的Ｖ而整个间隙尚未击穿。不能像数字示波器一样得到有较高价值的实验ＴＳ６５稳压器，通过于电池９Ｐ７８０Ｖ电压直接得易产生电晕放电的电气设备是高压输电线数据，需要进行后续的深入研究。到。Ｐ７８０ＴＳ６５的输入电压为２ＶＯ，干． —ｌｖ适合７路。通常均将空气视为非导体，但空气中含有少为了检测不同位置传感器接收同一局部放电池９Ｖ的输入电压，最大的优点在于低压其数南宇宙线照射而产生的离子，带正电的导体电源所产生的超声波信号的的传播时间，需要差，在输出电流ｌ的时候，电压下降仅为Ａ会吸引周同空气中的负离子而自行徐徐中和。设计两套洼能尽可能接近的检测系统来作为对２０Ｖ３ｍ。由于使用５Ｖ电压的模拟器件较多，其若带电导体有尖端，该处附近空气中的电场强比。系统结构如下图所示：输出电流很大，较低的电压下降对稳定输出电度它与其他形式的放电有本质的区别，电晕放压，高测量精度有很大的意义。此外，提其静态电时的电流强度并不取决于电路中的阻抗，而电流仅为８ｕ具有关断保护功能。５Ａ，取决于电极外气体空间的电导。这就取决于外７总结加电压、电极形状、极间距离、的性质和密气体对电气设备进行局部放电试验是电气设备度（天气湿度以及空气的流动速度）。等制造和运行中的一项重要预防性试验。局部放２．２沿面放电电如果长期存在，会加速设备老化，在一定条件电气设备中来固定支撑带电部分的固体用系统硬件结构流程图下甚至会造成绝缘破坏，严重影响设备正常运介质，多数是在空气中。当电压超过一定限制５放大电路的设计行。超声波检测法作为一种非电量测量法，有着时，常在周体介质和空气的分界面上出现沿着局部放电超声波传感器输出的信号一般很独特的优点。本文的主要内容是基于压电传感固体介质表面的放电现象，为沿面放电称微弱，称戈因此要求放大电路具有高增益、低噪声的器的高压电气设备局部放电信号的超声波检测�

超声波传感技术在电力系统中的应用研究

超声波传感技术在电力系统中的应用研究近年来，超声波技术在电力系统中的应用越来越受到重视。

这种无损检测技术可通过超声波传感器接收物体发出的超声波信号，然后根据信号的变化来检测物体的状态和性能。

超声波传感技术在电力系统中的应用主要包括变压器检测、电缆故障检测以及绝缘材料检测等方面。

一、变压器检测变压器是电力系统中非常重要的设备，其正常运行对电力系统的稳定性和安全性有着至关重要的作用。

现在，超声波传感技术可以用来检测变压器绕组中的缺陷和损失，如松动导线、绝缘层剥离、短路、局部放电等。

通过对变压器进行超声波检测，可以有效排除变压器的隐患，保障电力系统的稳定运行。

二、电缆故障检测电缆是电力系统中的另一个重要部分，而且在现代电力系统中，电缆的使用越来越广泛。

然而，电缆的损坏问题随之而来。

超声波传感技术在电缆故障检测中的应用则可以帮助检测电缆的损伤程度，并确定电缆损伤的位置。

这种技术还可以检测电缆接头的连接状况，并判断连接点是否需要更换或者修理。

而且，电力系统的一些地下电缆难以修理，采用超声波技术可以避免拆除地面的部分，降低了维修成本。

三、绝缘材料检测在电力系统中，绝缘材料的质量也是至关重要的。

目前，一些新型的绝缘材料和技术正在被广泛应用。

超声波传感技术可用于检测各种绝缘材料的质量和可靠性，如电气设备绝缘材料、变压器油、电缆绝缘材料和导电粘合剂等。

通过这种检测技术，可以将缺陷和损伤排除，增强绝缘材料的可靠性，提高电力系统的性能和安全性。

四、结论随着大数据、物联网等技术的快速发展，传感技术的应用也将愈加广泛。

而超声波传感技术的应用也将愈加重要。

在电力系统中，超声波技术可以用来检测变压器、电缆和各种绝缘材料的损伤和缺陷，提高电力系统的可靠性、稳定性和安全性。

所以，超声波传感技术在电力系统中的应用值得深入研究，以推动其更广泛的应用。

超声波与高频脉冲电流联合检测法在变压器局部放电检测中的应用

- 18 -高新技术１　现状调查高压电气设备内部绝缘介质内部电气放电现象称为局部放电。

高压设备的局部放电可以导致绝缘介质的局部损坏，如果局部放电行为无法及时发现，长期积累将导致绝缘劣化并最终导致绝缘击穿。

根据统计调查，绝缘故障导致的变压器故障占总故障的67%以上。

因为及时发现运行变压器的绝缘情况尤为重要，所以电力变压器局部放电在线检测技术在这个背景下快速发展起来。

２　局部放电产生原因及其现象在制造维修过程中，由于变压器绝缘部件、金属部件等部位常存在一些尖角、毛刺，使尖角、毛刺处常因电场强度的作用聚集有大量电荷。

此外变压器绝缘体中存在的空气间隙以及变压器油中的微量气泡等原因都会导致变压器内部局部放电。

局部放电过程中除造成电荷的转移和电能的损耗外，还伴随电磁辐射、超声波，发光、发热以及出现新的生成物等，因此这些伴随现象的不同使局部放电的测量方法分为电气测量法和非电气测量法[2]。

３　常规局部放电检测方法以变压器局部放电所产生的各种现象（超声波、发热、发光、电磁波信号等）为检测依据，同时根据这些伴随信号的强弱来判断变压器内部局部放电的强弱以及定位。

３．１　高频脉冲电流法将高频电流互感器（CT）套在变压器接地线上，采集变压器内部发生局部放电时产生的高频脉冲电流信号。

该方法具有测量灵敏度较高、脉冲分辨率高、抗电磁干扰能力强等优点。

但因其采集信息少，不能对变压器局部放电位置明确定位[3]。

３．２　化学检测法（气相色谱法）化学检测法就是通过检测变压器绝缘油中各种生成物的浓度来判断变压器的局放程度。

该方法具有抗电磁干扰较强的优点。

但由于发生局部放电时，变压器内部绝缘油分解时间较长导致其检测周期较长，只可用于初期故障检测，无法用于突发性故障检测；而且该方法只可用于大体分析，无法判断故障位置及故障程度。

此外由于气体检测仪检测原理，无法区分气体成分，在检测过程中容易被非检测气体干扰。

３．３　光测法局部放电过程中将伴随大量的光，此时可以利用光电转换，来达到检测局部放电的目的。

220kV变电站局部放电检测中超声波检测技术的应用

220kV变电站局部放电检测中超声波检测技术的应用发表时间：2016-04-05T15:05:30.680Z 来源：《基层建设》2015年23期供稿作者：刘学民[导读] 国网西藏检修公司西藏 850000 变压器是电力系统中较为重要的设备之一，其工作状态对电力系统安全稳定的运行具有极为重要的作用。

刘学民国网西藏检修公司西藏 850000摘要：局放电对于电气设备的绝缘缺陷有很好的指示功能，局放电源的检测和定位技术的发展，对于及早发现设备绝缘故障，防止由于放电导致设备损坏具有重要作用。

本文以变压器的局放电检测和定位为中心，以超声波检测法为例，详细说明了超声波检测及定位原理、存在的缺陷以及与其他方法的联合使用。

关键词：变压器；局放电；超声波；检测与定位0引言变压器是电力系统中较为重要的设备之一，其工作状态对电力系统安全稳定的运行具有极为重要的作用。

变压器由于意外事故或非计划停运将给电力运输带来极为严重的后果和经济损失。

变压器运行的安全性和稳定性与其绝缘性能关系密切，而局部放电是导致变压器绝缘劣化或击穿的主要原因之一。

局部放电通常是指绝缘介质存在某些绝缘弱点，当外施电压超过阀值电压时，会在薄弱环节首先发生放电，但并不随即扩大至整个绝缘介质，这种仅限于弱点处的放电叫做局部放电。

局部放电能够暗示绝缘缺陷，所以局部放电的早期发现有助于合理安排的检修，从而避免因绝缘击穿造成的巨大经济损失。

1局部放电检测技术现状基于局部放电发生时的各种物理和化学现象，产生了各种对局部放电检测和定位的方法。

大体可分为电气检测与定位法和非电量检测与定位法。

电检测法包括脉冲直流法、无线电干扰电压法、超高频局部放电检测技术和介质损耗分析法；非电量检测则包括声测法、光测法和化学检测法等。

本文将以超声波检测技术为例，说明该法在局放电检测定位中的应用。

2超声波检测在局放电中的应用2.1局部放电产生超声波原理在变压器中，只要存在局部放电，就会在放电过程中伴随有崩裂状的声音生成，产生超声波，并向四周快速传播。

电力变压器局部放电超声—光纤监测方法研究

电力变压器局部放电超声—光纤监测方法研究变压器局部放电现象有可能引发电力事故，给电网安全运行带来严重威胁，深入研究局部放电监测方法对于保证电能的正常输送具有重要意义。

本文综述了目前关于电力变压器局部放电在线监测的常用方法，并且针对其中超声波监测方法的不足之处，阐述了一种超声-光纤监测方法。

该方法利用光纤传感器接收测量信息，具有较好的抗干扰性和较高的可靠性。

标签：电力变压器；局部放电；超声波监测；光纤传感器1 引言根据我国能源资源分布特点，电力系统向着高电压、高容量、大规模互联的趋势不断发展，系统规模的不断扩大对电网元件的可靠运行提出了更高的要求。

电力变压器作为电网中电能传输的枢纽器件，其运行可靠性直接决定了电网安全稳定水平，因此保证电力变压器的正常运行至关重要。

但是电力变压器由众多复杂部件组成，其中不乏存在一些安全隐患，比如局部放电现象便可能导致变压器寿命缩短甚至出现烧损[1]。

电力变压器局部放电现象的存在极大影响了其正常运行，开展对电力变压器局部放电的在线监测工作具有重要意义。

2 局部放电在线监测方法电力变压器局部放电在线监测可以通过识别放电时产生的化学、物理及电气变化来判别。

常见的在线监测方法如下：变压器油色谱在线监测方法通过鉴别局放产生的故障气体的组分来判断变压器是否发生了局放现象并且判别故障的类型[2]。

变压器油色谱分析方法已经形成了较为完善的油色谱判别标准，并且在实践中取得了较好效果。

但是，由于气体传感器容易受干扰，所以故障气体的准确提取存在很大问题。

另外，由于脱气环节占用时间较长，因此，油色谱分析方法在线实时监测能力相对较弱。

脉冲电流法通过检测变压器局部放电时检测回路中的脉冲电流信息来获得局放相关信息[3]。

脉冲电流法的优点是可以通过定量测定放电量来快速判定变压器局部放电的严重程度，并且具有很高的灵敏度。

但是脉冲电流法对脉冲电流的检测环境相当苛刻，且抗干扰能力差，因此在实际中应用效果较差。

电气设备局部放电的超声波检测方法分析

电气设备局部放电的超声波检测方法分析作者：陶文斌来源：《中国新技术新产品》2010年第12期摘要:传统的超声波法是用固定在变压器油箱壁上的超声波传感器接收变压器内部局部放电产生的超声脉冲,由此来检测局部放电的大小和位置。

由于此方法受电气干扰的影响比较小以及它在局部放电定位中的广泛应用,人们对超声波法的研究比较深入。

超声波法用于变压器局部放电检测最早始于上世纪40年代,但因为灵敏度低,易于受到外界干扰等原因一直没有得到广泛的应用。

本文主要论述了局部放电的种类及特点、超声波检测常见的干扰信号及其特性、超声波检测系统结构、放大电路的设计及电源设计。

关键词:超声波检测;局部放电;电气设备1 引言目前超声波检测局部放电的研究工作主要集中在定位方面,原因是与电测法相比,超声波的传播速度较慢,对检测系统的速度与精度要求较低。

在利用超声波进行局部放电的放电量的大小确定和模式识别方面的工作相对较少,提出了利用频谱识别局部放电模式的新方法,其研究也取得了一些新成果。

近几年以来,还出现了一种把超声波法与射频电磁波法(包括射频法和超高频法)联合起来进行局放定位的趋势。

在澳大利业的西门子研究机构使用局部放电产生的超声波和射频电磁波联合检测技术监测变压器中的局部放电活动。

其关键依据是:超声波和电磁波在变压器介质中的传播速度是不一致的,因而可以测量两种波到达传感器的时间间隔。

国内方面,西安交通大学提出了一种基于超高频和超声波的相控接收阵的局放电定位法,利用分别检测超高频和超声波信号的相控接收阵构成平面传感器,接收到的超高频信号为时间基准,进而得到超声波的传输时延,这样可计算出局放电点与超声波传感器间的距离,再根据相控阵扫描的方位角和仰角就得出放电的空间几何位置。

2 局部放电的种类及特点2.1 电晕放电电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持放电形式,是极不均匀电场的特征之一。

电力系统中所遇到的绝缘结构大多是不均匀的,不均匀电场的形式很多,绝大多数是不对称电场。

油浸式电力变压器及电抗器超声波法测量局部放电诊断应用规范.

油浸式电力变压器及电抗器超声波法测量局部放电诊断应用规范由IEEE电机工程学会变压器专委会发起IEEE美国电机工程学会2004版权所有TREE PARk AvenueNew York,New York 10016-5997,USAAll rights reservedIEEE标准事务部Standards Licensing and ContractsPiscataway,NJ 08855-1331,USA摘要：本导则适用于就油浸式变压器及电抗器内局部放电及其他声发射源的探测及定位，其目的在于提供一种通过固定位置传感器探测的超声波信号与局部放电或其他声源间幅值及位置相关联的检测方法。

电气（局部放电）及机械故障信号源（如夹件、螺栓或绝缘件）均可产生超声波发射。

同样，本导则也对于超声波检测仪器、测试方法及程序以及波形识别进行了响应描述。

如将该导则应用于油浸式电抗器时，必须了解到由于电抗器结构的差异可导致信号及波形解读的不同。

定位精度与故障类型、邮箱结构、检测仪器以及测试人员经验有关。

1.2目的本导则力图提供一种通过采用固定位置传感器探测的超声波信号与局部放电或其他声源间幅值及位置相关联的检测方法。

使用者假设为该领域的专业人员，如电力工程师、顾问、研究人员以及设备生产商。

1.3安全规定本导则中的安全规定仅适用于现场运行之变压器，不适用于变压器出厂测试。

有关变压器出厂测试应参照相应的测试规程。

进行局部放电定位的相关操作应由接收过高变压器试验培训的技术人员及工程师进行。

警告1.变压器本体油箱通常直接接至低阻地网以避免高压导入地网或油箱（如油箱出现接地故障），如变压器油箱出现接地故障，则应注意人身安全。

超声波法检测局部放电的原理与设计

超声波法检测局部放电的原理与设计超声波法是一种常用的局部放电检测方法，广泛应用于变压器、绝缘子、电缆等高压设备的监测与故障诊断。

其原理主要基于超声波在空气和介质中传播的特性，通过检测局部放电所产生的超声波信号来判断设备是否存在放电故障，并进一步确定放电的位置和性质。

超声波法的设计主要包括传感器设计、信号采集与处理以及故障诊断方法。

传感器是超声波法的核心部分，常用的传感器包括接触式传感器和无接触式传感器。

接触式传感器通常由振动传感器和耦合装置组成，它们能够在设备表面感知到放电产生的超声波信号。

无接触式传感器则通过无线红外热像仪或激光干涉仪等设备来测量放电时产生的温度变化，从而获取超声波信号。

信号采集与处理是超声波法中的另一个重要环节。

传感器所获得的信号通常是微弱的，需要经过放大和滤波等处理才能得到有效的信号。

常用的信号处理方法包括模拟信号放大、数字信号滤波、频谱分析以及相关算法等。

其中，频谱分析是一种常用的方法，通过将信号转化为频域表示，可以更加清晰地分析信号中不同频率的特征。

故障诊断方法是超声波法的最终目的，其主要目标是通过分析超声波信号来判断设备的放电类型、位置和严重程度。

传统的故障诊断方法包括时域分析和频域分析两种。

时域分析主要是通过观察超声波信号的波形特征来诊断故障，如振幅、周期、波形变化等。

频域分析则是通过计算信号的频谱特性，如功率谱密度、频率域特征等，来判断放电的性质与位置。

除了传统的分析方法外，近年来还出现了一些新的故障诊断方法。

例如，机器学习算法可以通过对大量样本数据进行训练，自动学习特征模式，并将其应用于新的信号诊断中。

深度学习算法则可以通过构建多层神经网络模型，自动提取信号中的抽象特征，从而实现更加精确的故障诊断。

综上所述，超声波法检测局部放电的原理与设计主要包括传感器设计、信号采集与处理以及故障诊断方法。

通过合理设计与选择传感器，对信号进行适当的处理与分析，可以准确地检测和诊断设备的放电故障，为设备的安全运行提供可靠的保障。

局部放电的检测方法

局部放电的检测方法局部放电是一种电气设备故障的早期警示信号，它是导体表面或导体内部的局部区域发生放电现象。

局部放电会持续排放大量的电磁波，这些电磁波会通过空气传播到设备的周围，可以被适当的检测方法所捕捉到。

下面介绍几种常用的局部放电检测方法：1. 空气色谱法：这种方法使用特殊的气体传感器，如由电化学气体传感器或红外线气体传感器组成的阵列。

当设备发生局部放电时，电离的气体会在气体传感器上产生响应，从而通过分析气体成分和浓度来确定设备是否发生局部放电。

2. 红外热成像法：这种方法使用红外热成像相机来检测设备表面的温度变化。

当设备发生局部放电时，放电区域会产生热量，从而引起表面温度的不均匀分布。

通过使用红外热成像相机可以实时监测设备的表面温度，并从中检测出局部放电的存在。

3. 频率响应分析法：这种方法通过在电气设备上施加正弦交流电压，然后测量设备的频率响应来检测局部放电。

当设备出现局部放电现象时，放电区域会产生电荷积累，从而改变设备的频率响应。

通过测量频率响应曲线的变化，可以确定设备是否发生局部放电。

4. 超声波法：这种方法利用超声波传感器来检测设备发出的声音信号，从而确定设备是否存在局部放电。

当设备发生局部放电时，放电区域会产生特定频率的声音波，并通过超声波传感器捕捉到。

通过分析声音信号的频谱和幅值，可以确定设备是否存在局部放电。

5. 频谱分析法：这种方法通过将局部放电信号的频谱进行分析，来确定设备是否出现局部放电。

局部放电产生的信号包含多个频率成分，通过对信号进行频谱分析，可以确定是否存在局部放电，并确定其频率范围和幅值。

综上所述，局部放电的检测方法可以根据具体的需求和设备特点选择合适的方法进行检测。

不同方法有其特点和适用范围，可以互相补充，提高局部放电的检测准确性和可靠性，从而及时预警并采取必要的维护措施，避免设备故障的发生。

变压器局部放电在线监测系统

变压器局部放电在线监测系统一、市面上的变压器局部放电在线监测技术介绍1. 油中气体色谱分析法它是基于油中气体成分分析(DGA)的化学检测方法。

变压器采用油纸绝缘结构，当变压器油受到高电场能量作用时，即使温度较低，也会分解气体，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，也可能生成碳的固体颗粒及碳氢聚合物。

检测油中气相色谱法可查出其所含上述气体组分的量值。

它的优点是不受外界电磁干扰影响，在变电站得到普遍应用，但它不能检测故障点的位置。

而且对于突发性故障不能反映出来。

2.超声波检测法典型的超声波传感器的频带大多为50kHz～200 kHz。

将超声探头放置在变压器外壳的各个部位，获取从变压器局内部放电传出来的超声波信号，同时还要获取放电的电信号相配合计算出放电源的位置。

该方法的优点是不影响电气主设备的安全运行，并且受电磁干扰影响较小，缺点是放电源和超声探头之间的波阻抗异常复杂，超声波信号常常因为传播途径复杂、衰减严重而导致检测灵敏度很低。

3.UHF（特高频）法这是目前变压器局部放电检测的一种新方法，通过天线传感器接收局部放电过程辐射的UHF 电磁波，实现局部放电的检测。

由于检测频段较高，可以有效地避开常规局部放电测量中的电晕、开关操作等多种电气干扰, UHF 法能否检测电力变压器局部放电的位置，仍然是一个科研课题。

其困难表现在：（1）变压器结构复杂，局部放电产生的UHF电磁波在变压器内的传播特性尚不明了，特别是在铁心、绕组等障碍物对UHF 电磁波的衰减和畸变作用下最短光程原理的有效性问题是定位可行与否的首要问题。

（2）UHF 信号时延精确测量是进行准确局部放电定位的关键所在。

由于电磁波在变压器中的传播速度极快，仅稍低于真空中的光速，因此其时延精确测量十分困难，采用什么样的定位频带、时延测量应满足何种精度、如何达到这种测量精度等等都是UHF法所必须解决的问题。

4. 变压器局部放电在线监测定位系统 (武汉利捷电子技术有限责任公司)变压器局部放电在线监测定位系统是“电力变压器局部放电电气定位方法”专利技术在变电站运行变压器的应用扩展。

超声法在电力变压器局部放电检测中的应用与展望

超声法在电力变压器局部放电检测中的应用与展望摘要：当前对变压器局部放电的检测方法层出不穷，大致可以分为电测法和非电测法两大类。

本文中笔者在简单阐述现有检测方法的基础上，阐述了超声检测法的概念和优点，着重介绍了超声法在局放检测中的应用，分析了当前存在的问题并对它的应用前景进行了展望。

关键词：电力变压器；局部放电；超声波一、现有检测方法简介现有的局部放电检测方法大多以发生局部放电时产生的电磁波、光及超声等现象为依据，寻找能描述该现象的物理量来表征局部放电的状态，大致可以分为电测法和非电测法。

电测法主要检测局放时产生的电磁波信号，包括脉冲电流法、超高频检测法及超宽频检测法等。

以脉冲电流法为代表，脉冲电流法通过检测阻抗或电流传感器，检测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，它是研究较早、应用较广泛的一种检测方法，IEC 专门制定了IEC-60270 作为局部放电测量标准。

非电检测法主要检测局放产生的超声、光及热等非电信号，包括气相色谱法和超声波法等。

目前以超声波法的应用较为广泛。

下文着重介绍超声法在局放检测中的应用。

二、超声法在局放检测中的应用局放检测作为局放定位的基础，其作用不言而喻。

使用超声法进行局部放电检测，首先应该充分了解超声波在变压器内部的传播规律；继而通过紧贴于变压器箱体上的超声传感器接收超声信号；由压电转换装置将声信号变为电信号后采用合适的方法进行局放定位处理。

1. 超声波在变压器内部的传播规律为了得到变压器内部放电源产生的超声信号的准确信息，作为基础，首先应该研究超声波在变压器内部的传播规律。

华北电力大学的学者首先研究了超声波在变压器不同介质中的衰减情况，并以模态声发射理论为基础，得到了超声波在变压器油中以及箱壁上的传播速度。

由此详细分析了电力变压器局部放电超声检测中超声波的传播路径。

依据横波和纵波的临界角度（纵波 14 度，横波 26 度）将变压器外壳分为三个区域，分别对三个区域中超声波信号的传播特性进行研究。

基于超声波检测法的变压器局部放电研究

基于超声波检测法的变压器局部放电研究【摘要】变压器是电力系统中重要的电气设备，运行经验表明，局部放电是影响其安全运行的一个重要因素，基于此，文章采用超声波检测法对其放电进行了检测和分析，对现场运行起到了一定的指导意义。

【关键词】变压器；局部放电；超声波1.引言变压器是电力系统重要的设备，通过几十年的运行经验，电力部门对变压器的运行数据进行了大量的统计分析，结果发现在变压器内部发生局部放电的时候，会出现声、光和热等物理现象，根据这些现象出现了相应的检测方法，已经出现了相应的一些检测方法[1，2]。

由于超声波检测法是不受电气回路上的影响，文章采用该方法对局部放电产生的超声波进行检测，进而对局部放电情况进行相应的分析。

2.超声波检测法及其原理发生局部放电时，在放电的区域中，分子间产生剧烈的撞击，宏观上产生了声波，我们把频率大于20kHz的称为超声波。

通过检测局部放电产生的超声波信号来判定局部放电的方法称为局部放电的超声波检测法。

开关柜的噪声主要集中在低频领域，大多在20kHz以下，采用超声波法进行局部放电检测，应避开干扰频率范围而以高频率为对象，但频率越高，声波在传送过程中的衰减越大，因此利用超声波法进行局部放电检测所采用的频段一般在数十到数百kHz[3，4]。

当变压器内部发生放电时，局部放电产生的声波信号传递到其表面，超声波传感器将其转换为电信号，通过放大器放大后传到采集系统。

超声波检测法最大的优点是不受电气上的干扰，且可以实现放电源的准确定位。

综上所述，将超声波方法应用到变压器局部放电检测中，可以排除现场电磁环境的干扰，可以大大提高检测系统的抗干扰性。

3.局部放电模式识别研究准确的判断变压器内部局部放电的种类对于整个设备的维修是非常重要的，基于此，文章对其局部放电模式分类进行了相应的研究。

对于局部放电的模式识别，首先需要根据相应的检测手段检测到原始的局部放电信号，然后根据相应的理论提取原始特征，最后根据相应的分类器进行模式分类。

高压电力设备的局部放电检测与监测

高压电力设备的局部放电检测与监测电力设备是现代社会必不可少的基础设施之一，而高压电力设备作为其重要组成部分，承载着电力传输和配送的关键任务。

然而，由于长期运行和环境影响，电力设备可能出现局部放电，并逐渐导致设备老化、故障和甚至事故发生。

因此，局部放电的检测与监测对于确保电力设备安全运行至关重要。

局部放电是指电气设备内部出现的局部电弧放电现象。

这种局部电弧放电可能是由于材料表面污秽、绝缘材料老化、绝缘损坏等原因引起的，会产生高温和高能量，导致绝缘材料破坏、设备损坏甚至局部火灾。

因此，及早发现并采取措施来避免和修复局部放电十分重要。

局部放电检测与监测的常用方法主要有以下几种：直流水平检测、交流水平检测、射频水平检测和超声波水平检测。

直流水平检测是利用直流电压进行局部放电检测的方法。

通过在电力设备上加入一定的直流电压，然后通过检测局部放电产生的直流电流大小、时间和形态等参数来判断设备是否存在局部放电现象。

直流水平检测具有检测范围广、灵敏度高等优点，但对设备和检测设备要求较高，需要专业人员操作。

交流水平检测是利用交流电压进行局部放电检测的方法。

交流电压具有变化频率高和峰值电流大等特点，有利于检测局部放电产生的电流脉冲和电压脉冲，并通过测量其幅度、频率和相位等参数来判断设备局部放电的情况。

交流水平检测方法具有操作简便、灵敏度高等优点，广泛应用于实际工程中。

射频水平检测是利用射频信号进行局部放电检测的方法。

射频水平检测是利用射频传感器感应局部放电产生的信号，并通过频谱分析和脉冲冲击计数等技术来判断设备是否存在局部放电。

射频水平检测具有非接触式、快速响应和高精度等优点，能够有效地检测高压设备中的局部放电问题。

超声波水平检测是利用超声波传感器进行局部放电检测的方法。

超声波技术可以将局部放电声波信号转换为电信号，并通过信号处理和分析来判断设备是否存在局部放电。

超声波水平检测具有灵敏度高、分辨率高等优点，广泛应用于高压电力设备的局部放电监测。

电力变压器局部放电带电检测及定位技术

电力变压器局部放电带电检测及定位技术摘要：伴随我国现代化进程旳加紧，我国旳电力行业得到迅速发展，使得电力变压器旳应用越来越广泛，随之而来旳是变压器设备事故越来越频繁旳发生，变压器旳绝缘状况对变压器旳运行可靠性有很大影响，当变压器发生绝缘劣化时，产生局部放电，导致电力事故。

因此，为防止电力事故旳发生，在选择变压器时，需要对变压器进行局部放电现象旳检测与定位，当变压器长时间运行时，也需要对其进行该方面旳检测。

因此电力变压器局部放电旳检测及定位技术显得越来越重要。

以目前技术水平，检测变压器局部放电旳措施有两种即电测法和非电测法，由于非电测法在检测时需将变压器断电，对生产生活影响较大，导致经济损失，故非电测法应用和发展受到较大限制，本文就电力变压器局部放电带电检测及定位技术进行讨论，对带电检测旳措施和局部放电定位原理进行简朴简介。

关键词：电力变压器、局部放电、带电检测、定位技术1.电力变压器局部放电及放电定位旳重要性分析目前在大型电力变压器行业，最为通用旳绝缘方式是使用油纸复合绝缘，该方式重要用绝缘油、绝缘纸和其他绝缘材料对变压器线圈绕组进行包裹绝缘。

在电力变压器旳生产、组装、运送、工作过程中，多种偶发原因会导致油纸绝缘被破坏，引起变压器绝缘劣化，产生局部放电，最终导致设备故障。

局部放电是在电气元件中，绝缘体内旳电气强度较高电场向电气强度较低电场发生旳放电现象，这种现象在电气件外观旳体现为绝缘体被击穿，导致固体介质局部旳沿面放电。

局部放电与绝缘劣化是互为起因和成果旳，只要一方出现，就会互相影响，并出现逐渐变坏旳趋势，因此基于局部放电和绝缘劣化旳互相影响关系，可以根据局部放电旳程度对电力变压器绝缘优劣进行评估，有助于对电力变压器旳维护保养，保证设备安全稳定运行。

通过度析国内外研究得出，绝缘劣化不仅与局部放电互相影响，并且绝缘劣化程度与局部放电电量旳大小亲密有关，与放电位置亲密有关。

由于大型变压器构造复杂，为便于分析判断其内部放电旳严重性，十分必要对变压器内部局部放电位置予以确认。

超声波在变压器局部放电试验中的应用

超声波在变压器局部放电试验中的应用目前检测变压器放电故障的主要方法是测量局部放电水平，有脉冲电流局部放电量测量法（以下简称脉冲电流法）和超声波局部放电测量法作为超声波方法。

脉冲电流法需要通过设备断电时施加的电压来检测。

虽然可以定量测量放电量来确定放电点的电气位置，但无法确定放电点的空间位置，检测必须是停电。

发生。

所以，对变压器实施及时、在线的超声波局部放电检测，并配合其他绝缘检测项目（如油色谱气体分析、远红外测温等）对变压器的绝缘状态进行分析和检测变得越来越重要。

及时确定绝缘缺陷的性质。

华天电力1.超声波局部放电测试原理绝缘介质的局部放电有两种类型：气泡内放电；高场强下的中击穿。

一些浇铸和挤压绝缘介质容易出现气隙或气泡。

空气的介电常数比固体介质小，场强与介电常数成反比。

因此，介质中的气隙或气泡是局部放电的来源；当局部电场较高时，会在绝缘薄弱点引起介质击穿。

以上两种局部放电往往同时发生或相互诱发。

当变压器在试验电压（或工作电压）下发生局部放电时，伴随着电脉冲、超声波、光、热、化学变化等物理现象。

只要变压器内部存在局部放电，就必然会发生高频电干扰，并将传播到与其相连的所有电路。

通过接收来自测试装置的放电信号，可以定量检测变压器的局部放电连接到设备的终端。

同时，只要有局部放电，在放电过程中，随着放电的发生，伴随着阵阵声发射，产生超声波，使介质迅速传播到周围介质中，超声波安装在变压器油箱的外壁上。

当信号转换为电信号时，可以测量变压器中的局部放电水平。

这就是变压器的超声波局部放电测量方法。

当变压器内部发生局部放电时，超声波随着声能的释放，在不同的介质（油纸、分离器、绕组、油等）中传播。

超声波信号通过绝缘纸板或绝缘油等介质以一定的速度传播到变压器油箱外部，以球面波的形式传播。

超声波穿过绝缘介质到达变压器壁上的传感器。

有两种方式：一种是直接传播，即超声波的纵波通过绝缘介质、变压器油等到达油箱内壁，通过钢板到达传感器; 另一个通过纵波传递到油箱内壁，钢板后缘根据横波传播到传感器，为复合波。

电力变压器局部放电超声定位测量

超声定位测量原理在电力变压器内发生局部放电时，不但会产生高频脉冲电信号，同时还会伴随着爆裂状的声发射，产生超声波信号。

超声波的穿透能力很强，从局部放电源以球面波的方式向四周传播，通过绝缘到达油箱壁。

这样，在电气测量法的基础上，进而产生了局部放电超声定位测量法。

超声定位测量是采用一种特制的磁浮式探头，装在具有Φ20mm圆平面的装置内，其磁力的大小需满足该探头可以牢固地吸附在铁板平面上。

当进行超声定位测量时，将探头吸附在被测变压器油箱表面，然后按局部放电电气测量的方式给变压器施加电压。

一旦变压器内部产生局部放电时，探头和检测阻抗均可测量到与局部放电有关的超声信号和电信号。

忽略电信号的传播时间，以电信号触发超声定位系统工作，探头所测量到的超声信号通过光纤传输给超声定位系统，超声定位系统将测量出超声信号从局部放电源到检测探头的传播时间t。

经多次试验测定，超声波在变压器油中的传播速度为v=1.4mm/μs，则放电源到探头的距离可以由s=vt得出。

为了确定变压器内局部放电源的空间位置，需要在变压器油箱表面安装3个或3个以上的检测探头。

由于探头安放位置不同，对于同一个放电源，超声定位测量系统将测量到相应的放电源到探头的距离s1、s2、s3等。

根据s1、s2、s3等所测数据，利用空间解析几何法可以求出局部放电源的空间坐标。

2 超声定位测量系统超声定位测量系统主要包括：AE-PD-4型主机，20m光纤5根，磁浮式声光探头4个，电光转换器，声校正小探头，四通道、10MHz、内存各为8K的瞬态波形存储器一台，微机，高分辨率彩色显示器，打印机，声电定位软件。

本系统有以下几方面的特点：(1)采用光纤传输信号，提高了抗外界干扰的能力，防止高电位信号侵入系统，损坏微机等测试设备。

(2)采用了瞬态波形存储器和微电脑处理技术，系统能迅速自动地将测量的信号处理运算，显示测量结果。

(3)声电定位软件经几十台电力变压器的局部放电定位测量运行，与实际测量情况紧密地配套。