1、变压器局部放电试验 内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）变压器局部放电试验变压器局部放电试验 试验及标准 国家标准GB1094-85电力变压器中规定的变压器局部放电试验的加压时间步骤，如图5所示。其试验步骤为：首先试验电压升到U2下进行测量，保持5min；然后试验电压升到U1，保持5s；最后电压降到U2下再进行测量，保持30min。U1、U2的电压值规定及允许的放电量为 电压下允许放电量Q500pC或 电压下允许放电量Q300pC 式中 Um设备最高工作电压。 试验前，记录所有测量电路上的背景噪声水平，其值应低于规定的视在放电量的50%。 测量
2、应在所有分级绝缘绕组的线端进行。对于自耦连接的一对较高电压、较低电压绕组的线端，也应同时测量，并分别用校准方波进行校准。 在电压升至U2及由U2再下降的过程中，应记下起始、熄灭放电电压。在整个试验时间内应连续观察放电波形，并按一定的时间间隔记录放电量Q。放电量的读取，以相对稳定的最高重复脉冲为准，偶尔发生的较高的脉冲可忽略，但应作好记录备查。整个试验期间试品不发生击穿；在U2的第二阶段的30min内，所有测量端子测得的放电量Q，连续地维持在允许的限值内，并无明显地、不断地向允许的限值内增长的趋势，则试品合格。 如果放电量曾超出允许限值，但之后又下降并低于允许的限值，则试验应继续进行，直到此后3
3、0min的期间内局部放电量不超过允许的限值，试品才合格。利用变压器套管电容作为耦合电容Ck，并在其末屏端子对地串接测量阻抗Zk。 试验基本接线 变压器局部放电试验的基本原理接线，如图6所示。 图6 变压器局部放电试验的基本原理接线 图(a)单相励磁基本原理接线；(b)三相励磁基本原理接线； (c)在套管抽头测量和校准接线 Cb变压器套管电容 试验电源 试验电源一般采用50Hz的倍频或其它合适的频率。三相变压器可三相励磁，也可单相励磁。 多端测量多端校准”局部放电定位法 任何一个局部放电源，均会向变压器的所有外部接线的测量端子传输信号，而这些信号形成一种独特的“组合A”。如果将校准方波分别地注入
4、各绕组的端子，则这些方波同样会向变压器外部接线的测量端子传输信号，而形成一种校准信号的独特“组合B”。 如果在“组合A”(变压器内部放电时各测量端子的响应值)中，某些数据与“组合B”(校准方波注入时各测量端子的响应值)相应数据存在明显相关时，则可认为实际局部放电源与该对校准端子密切有关(参见表1)，这就意味着，通过校准能粗略的定出局部放电的位置。 实际方法如下： 当校准方波发生器接到一对规定的校准端子上时，应观察所有成对的测量端子上的响应，然后对其它成对的校准端子重复作此一试验。其校准部位应在线圈的各端子与地之间进行校准，但也可以在高压套管的带电端子与它们的电容抽头之间进行校准(对套管介质中的
5、局部放电进行校准)，也可以在高压端端子与中性点端子，以及在高压绕组和低压绕组各端子间进行校准。 成对的校准和测量端子的所有组合，形成一个“组合B”即“校准矩阵”，从而作为对实际试验读数进行判断的依据。 图7表示一台带有第三绕组的超高压单相自耦变压器的局部放电定位例子，校准和试验都是在表1所列的端子上进行的。将这一行的试验结果与各种校准结果进行对比，显然可见，它和“地”这一行的校准响应值相关。这可以认为在端子出现了约1500pC这一数值的局部放电，并且还可以认为局部放电部位约是带电体端子)对地之间。其结构位置或许在串联线圈与公共 线圈之间的连线上某一位置，也可能在邻近线圈的端部。 上述方法主要用
6、在当一个局部放电源是明显的、而且背景噪声又较低的情况下，但并不是总出现这种情况。当需确定所观察到的局部放电是否发生在高压套管介质中时，可利用由套管出线端子与套管电容抽头间的校准来分析。这一校准与套管中的局部放电组合有密切关系。 表1 局部放电源与相应校准端子的关系 校准通道任 意 单 位地2000pC5020510地2000pC550308地2000pC2103504地2000pC323525试 验U=0640258图7 用“多端子测量”和“组合”法来确定局部放电源的位置 现场试验 现场试验一般在下面3种情况下，需要进行局部放电试验： a.新安装投运时。 b.返厂修理或现场大修后。 c.运行中
7、必要时。 现场试验电源和推荐标准 现场试验的理想电源，是采用电动机发电机组产生的中频电源，三相电源变压器开口三角接线产生的150Hz电源，或其它形式产生的中频电源。若采用这类电源，试验应按条中的加压程序，试验电压与允许放电量应同制造厂协商。若无合适的中频或150Hz电源，而又认为确有必要进行局部放电试验,则可采用降低电压的现场试验方法。其试验电压可根据实际情况尽可能高，持续时间和允许局部放电水平不作规定。 降低电压试验法，不易激发变压器绝缘的局部放电缺陷。但经验表明，当变压器绝缘内部存在较严重的局部放电时，通过这种试验是能得出正确结果的。 现场试验工频降低电压的试验方法 工频降低电压的试验方法
8、有三相励磁、单相励磁和各种形式的电压支撑法。现推荐下述两种方法。 a.单相励磁法 单相励磁法，利用套管作为耦合电容器Ck，其接线如图8所示。这种方法较 为符合变压器的实际运行状况。图8中同时给出了双绕组变压器各铁芯的磁通分布及电压相量图(三绕组变压器的中压绕组情况相同)。 图8 单相励磁的试验接线、磁通分布及电压相量 (a)C相励磁时的接线图；(b)各柱磁通分布示意图；(c)电压相量图 由于C相(或A相)单独励磁时，各柱磁通Z、B、C分布不均，A、B、C(或AM、BM、CM)感应的电压又服从于E=规律，因此，根据变压器的不同结构，当对C相励磁的感应电压为UC时，B相的感应电压约为，A相的感应电
9、压约为 (若A相励磁时，则结果相反)。 当试验电压为U时，各相间电压为 ;当A相单独励磁时，各相间电压为 ;当B相单独励磁时，三相电压和相间电压为 单相电源可由电厂小发电机组单独供给，或以供电网络单独供给。选用合适的送电网络，如经供电变压器、电缆送至试品，对于抑制发电机侧的干扰十分有效。变电所的变压试验，则可选合适容量的调压器和升压变压器。根据实际干扰水平，再选择相应的滤波器。 b.中性点支撑法 将一定电压支撑于被试变压器的中性点(支撑电压的幅值不应超过被试变压器中性点耐受长时间工频电压的绝缘水平)，以提高线端的试验电压称为中性点支撑法。支撑方法有多种，便于现场接线的支撑法，如图9所示。 图9
10、 中性点支撑法的接线图 (a)低压侧加压法；(b)中性点加压法 Cb变压器套管电容；CK耦合电容；T0支撑变压器；C补偿电容； U0支撑电压；Zm测量阻抗；Tr被试变压器 图9(b)的试验方法中，A相绕组的感应电压Uf为2倍的支撑电压U0，则A相线端对地电压UA为绕组的感应电压Ut与支撑电压U0的和，即 这就提高了A相绕组的线端试验电压1)。 根据试验电压的要求，应适当选择放电量小的支撑变压器的容量和电压等级，并进行必要的电容补偿。电容补偿的原则是根据励磁电流值来确定的。按图9接线，对一台15000kVA/220kV变压器实测时，若需施加150kV试验电压(相对地有效值)，则可选择支撑变压器参
11、数为100kVA/50kV，此时补偿电容约为F。图9(a)接线的试验方法和原理与图9(b)基本相同。 注：1)由于线端电压提高，存在着套管和绕组分配这一对矛盾。因为，测定纵绝缘、相间绝缘的局部放电时要求有一定的试验电压，同时必须防止由于变压器套管承受过高的试验电压而产生套管绝缘的局部放电。若将套管内部绝缘局部放电视为变压器内部放电，则会产生很大的测量误差。 例如，若在试验电压下变压器套管有放电Qb，误认为是变压器内部放电时，则读数会大倍，即有 式中 Qb变压器套管的放电量； CX变压器线端侧视入的总电容； Cb变压器套管电容； Qxb由变压器套管放电Qb，误读为变压器内部放电量。 如取Cx=2
12、500pF，Cb=250pF，以及套管有100pC放电量时，就有可能误读为变压器内部放电量达1000pC。 因此根据实际情况，应选择合适的试验电压。 互感器的局部放电试验 试验接线 互感器局部放电试验原理接线，如图10所示。 图10 互感器局部放电试验的原理接线 (a)电流互感器； (b)电压互感器 Ck耦合电容器；C铁芯；Zm测量阻抗；F外壳； L1、L2电流互感器一次绕组端子；K1、K2电流互感器二次绕组端子； A、X电压互感器一次绕组端子；a、x电压互感器二次绕组端子 电压互感器试验时，D或B点可任一点接地，当采用B点接地时，C、F能接D点就接D点，不能接D点则可接 B点(接地)。 试验
13、及标准 国家标准GB558385互感器局部放电测量关于仪用互感器局部放电允许水平，见表2。 为防止励磁电流过大，电压互感器试验的预加电压，可采用150Hz或其它合适的频率作为试验电源。 试验应在不大于测量电压下接通电源，然后按表2规定进行测量，最后降到测量电压下，方能切除电源。 放电量的读取，以相对稳定的最高重复脉冲为准，偶尔发生的较高脉冲可以忽略，但应作好记录备查。 表2 仪用互感器局部放电允许水平 接地形式互感器形式预加电压10s测量电压1min绝缘形式允许局部放电水平，pC电网中性点绝缘或经消弧线圈接地电流互感器和相对地电压互感器液体浸渍固 体视放电量100250液体浸渍固 体1050相
14、对相电压互感器液体浸渍固 体1050电 网中性点有效接 地电流互感器和相对地电压互感器液体浸渍固 体1050相对相电压互感器液体浸渍固 体1050注：1)只在制造厂与买主间协商后，才能施加这些电压。 试验期间试品不击穿，测得视在放电量不超过允许的限值，则认为试验合格。 现场试验 现场试验原则上应按上述标准与规定进行。但若受变电所现场客观条件的限制，认为必须要对运行中的互感器进行局部放电时，又无适当的电源设备，则推荐按以下方法进行。 电磁式电压互感器 试验电压一般可用电压互感器二次绕组自励磁产生，以杂散电容Cs取代耦合电容器Ck，其试验接线如图11所示。外壳可并接在X，也可直接接地。以150Hz
15、的频率作为试验电源，在次级读取试验电压时，必须考虑试品的容升电压。容升电压的参考值，见表3。 当干扰影响测量时，可采用邻近相的互感器连接成平衡回路的接线，如图12所示，被试互感器励磁，非被试互感器不励磁，以降低干扰。 表3 容升电压的参考值 电压等级110kVJCC1-220JCC2-220容升电压4%8%16%图11 电磁式电压互感器试验接线 采用两组二次绕组串联励磁，以减小试验的励磁电流。 试验标准(推荐值)如下： 励磁方式：两组二次绕组串联励磁； 允许背景干扰水平；20pC； 预加电压：根据设备情况适当施加预加电压； 测量电压：，其中Um为设备最高工作电压； 允许放电量：20pC。 如采
16、用150Hz的加压设备，则应按表2标准，允许放电量为20pC(现场测量)。接有耦合电容器Ck的试验接线，如图13所示。 图12 抑制干扰的对称法接线 图13 接有Ck的试验接线 电流互感器 电流互感器局部放电试验，试验电压由外施电源产生，杂散电容Cs代替耦合电容Ck，其接线如图14所示。互感器若有铁芯C端子引出，则并接在B处。电容式互感器的末屏端子也并接在B处。外壳最好接B，也可直接接地。试验变压器一般按需要选用单级变压器串接(例如单级电压为60kV的3台变压器串接)，其内部放电量应小于规定的允许水平。 当干扰影响现场测量时，可利用邻近相的互感器连接成平衡回路，其接线如图15所示，邻近相的互感
17、器不施加高压。 图14 电流互感器试验接线 Tr试验变压器；C铁芯；F外壳 图15 抑制干扰的平衡法接线 Cx被试互感器；Cc邻近相互感器 试验标准(推荐值)如下： 预加电压：根据设备情况，适当施加预加电压； 测量电压：，其中Um为设备最高工作电压： 允许放电量：20pC： 允许背景干扰水平：20pC以下。 如有合适的加压设备，则应按表2标准，允许放电量为20pC(现场测量)。 其它设备 套管 变压器或电抗器套管局部放电试验时，其下部必须浸入一合适的油筒内，注入筒内的油应符合油质试验的有关标准，并静止48h后才能进行试验。试验时以杂散电容Cs取代耦合电容器Cs，试验接线如图16所示。 图16
18、变压器套管试验接线 Cb套管电容； L电容末屏 套管局部放电的试验电压，由试验变压器外施产生，可选用电流互感器试验时的试验变压器。试验标准按第9条款中表5进行。 穿墙或其它形式的套管的试验不需放入油筒，其试验接线见图16。试验标准按第9条款中表5进行 耦合电容器(或电容式电压互感器) 耦合电容器的试验接线与套管相同，有电容末屏端子的，可利用该端子与下法兰之间，串接测量阻抗Zm，下法兰直接接地。若无电容末屏端子引出的，则需将试品对地绝缘，然后在下法兰对地之间串接测量阻抗Zm。 试验标准按第9条款中表5规定进行。 7局部放电测量时的干扰来源 局部放电测量时的干扰主要有以下几种形式： a.电源网络的
19、干扰。 b.各类电磁场辐射的干扰。 c.实验回路接触不良、各部位电晕及试验设备的内部入电。d.接地系统的干扰。 e.金属物体悬浮电位的放电。 8干扰的抑制抑制干扰措施很多。有些干扰，在变电所现场要完全消除往往是不可能的。实际试验时只要将干扰抑制在某一水平以下，能有效测量试品内部的局部放电就可以了。这在很大程度上取决于测试者的分析能力和经验。 根据干扰来源与途径采取的抑制干扰措施 电源滤波器 在高压试验变压器的初级设置低通滤波器，抑制试验供电网络中的干扰。低通滤波器的截止频率应尽可能低，并设计成能抑制来自相线、中线(220V电源时)两线路中的干扰。通常设计成型滤波器，如图17给出的双型滤波网络接
20、线图。 屏蔽式隔离变压器试验电源和仪器用电源设置屏蔽式隔离变压器，抑制电源供电网络中的干扰，因此隔离变压器应设计成屏蔽式结构，如图18所示。 图17 双型滤波网络接线图 图18 屏蔽式隔离变压器 屏蔽式隔离变压器和低压电源滤波器同时使用，抑制干扰效果较好。 高压滤波器 在试验变压器的高压端设置高压低通滤波器，抑制电源供电网络中的干扰。高压滤波器通常设计成T型或TT型，也可以L型。它的阻塞频率应与局部放电检测仪的频带检测仪相匹配。图19给出的这两种滤波器的接线图。 图19 高压滤波器的接线图 (a)T型；(b)L型 全屏蔽试验室 全屏蔽试验系统的目的和作用是抑制各类电磁场辐射所产生的干扰。试验时
21、所有设备和仪器及试品均处于一屏蔽室内，如图20所示。 全屏蔽试验室可用屏蔽室内接收空间干扰(例如广播电台信号)的信号场强，以及对试验回路所达到的最小可测放电量等指标来检验其屏蔽效果。 屏蔽室应一点接地。 图20 全屏蔽试验室试验接线 LF低压滤波器；HF高压滤波器 图21 平衡法接线原理 k辐射干扰； s电源干扰 利用仪器功能和选择接线方式抑制干扰的措施 平衡接线法平衡接线法接线，能抑制辐射干扰k及电源干扰s，见图21。 干扰抑制的基本原理是：当电桥平衡时，干扰信号r、s耦合到回路，电桥A、B两点输出等于零，即抑制了干扰。干扰抑制的效果与Cx和Ck的损耗有关，若选择同类设备作为Ck，即称为对称
22、法，则其损耗值非常接近，干扰抑制效果较好。 模拟天线平衡法 电磁波辐射干扰具有方向性。整个试验回路可视作一种环型天线，变化该环型天线(即变化辐射干扰波与环型天线的入射角)的方向，可有效抑制辐射干扰，其原理示意见图22。实际操作方法是用一根金属导线连接电容Cm(与Ck的电容量相等)，串接测量阻抗Zm，并接在Cx两端，成为一模拟天线，接通测量仪。不断变化模拟天线的方向，使测量仪显示系统的干扰信号指示最小水平，最后即以 此位置连接高压导线与耦合电容器k。模拟天线尺寸与实际测量时几何尺寸应尽 量相同。 图22 天线平衡法抑制干扰原理图 (a)原理示意图；(b)干扰方向判别示意图 图23 选通区抑制干扰
23、信号示意图 C选通区； I干扰信号 图24 双环形屏蔽 仪器带有选通(窗口)元件系统 对于相位固定、幅值较高的干扰，利用带有选通元件的仪器，就可十分有效地分隔这种干扰，如图23所示。将选通元件与仪器的峰值电压表(pC表)配合使用，效果较好，即pC表只对选通区内的扫描信号产生响应。 高压端部电晕放电的抑制措施 高压端部电晕放电的抑制，主要是选用合适的无晕环(球)及无晕导电杆作为高压连线。不同电压等级设备无晕环(球)的尺寸举例，见表4及图24。高压无晕导电杆建议采用金属圆管或其它结构的无晕高压连线。110kV及以下设备，可采用单环屏蔽，其圆管和高压无晕金属圆管的直径均为50mm及以下。 表4 不同
24、电压等级无晕环(球)的尺寸举例 电压等级kV无晕件双球形mm球形mm圆管形直径mmdHDD22015010508107501005002001200160018002507502500300实际试验时，可利用超声波放电检测器，以确定高压端部电晕或邻近悬浮体(空中或地面金属件)放电干扰源。这种超声波放电检测器是由一抛物面接收天线、转换器和放大器组成。 接地干扰的抑制 抑制试验回路接地系统的干扰，唯一的措施是在整个试验回路选择一点接地。9有关电力设备局部放电量的允许水平 有关电力设备局部放电量的允许水平，见表5。 表5 有关电力设备局部放电量的允许水平 设备名称高压施加方式预加电压试 验 电 压允
25、许放电量pC标准的来源4)备 注电压kV时间s电压kV时间min交接运行中 220kV变压器1)外施、自激见备注见备注(1)(2)30(1)500(2)300-国家标准85电力变压器预加电压要求是：在电压下，5min；升压至Um，5s；降到，30min110kV及以下油浸纸电流互感器2)外施1011020 国家标准GB5583-85互感器局部放电测量(1)背景噪声允许水平为20pC(现场测量)(2)中性点有效搠地系统(3)中性点非有效搠地系统详见GB5583-85110kV及以上油浸纸电压互感器2)外施、自激1011020(1)背景噪声允许水平为20pC(现场测量)(2)中性点有效搠地系统(3
26、)中性点非有效搠地系统详见GB5583-85套管油浸纸绝缘外施-(1)(2)-1020国家标准GB4109-83交流电压高于1000V的套管通用技术条件(1)背景噪声允许水平为20pC(现场测量)(2)的试验电压仅适应于变压器、电抗器套管气体绝缘外施-1020 耦合电容器外施1013030 国家标准GB4705-84耦合电容器及电容分压器 固体绝缘互感器外施、自励1(1)250(2)250(1)300(2)120GB5583-85 (1)中性点有效接地系统 (2)中性点非有效接地系统详见GB5583-85注：1)运行中的变压器，若无倍频或中频加压设备，在工频励磁时，测量电压应根据条件尽可能高，
27、允许放电量与持续时间不作规定。 2)运行中的电流互感器，若无预加电压设备，预加电压和测量电压值见条中规定。 3)运行中的电压互感器，若无预加电压设备，预加电压和测量电压值见条中规定。 4)在“标准的来源”一栏中须注意： a.国家标准GB1094-85电力变压器是适用于220kV及以上的变压器。国家标准GB4109-83交流电压高于1000V的套管通用技术条件中对于低于35kV的变压器套管和复合式套管是否需要进行局部放电试验，均由供需双方协议。 b.其余出自国家标准者，均未指明设备的电压等级。 c.国家标准一般指出厂试验，交接试验一般也按该标准执行。 d.运行中的标准是按原水利电力部颁发的电气设
28、备预防性试验规程执行。 Um设备最高工作电压。 Un设备额定电压。 附 录 A 局部放电的波形和识别图谱 (补充件) A1前言 局部放电电气检测的基本原理是在一定的电压下测定试品绝缘结构中局部放电所产生的高频电流脉冲。在实际试验时，应区分并剔除由外界干扰引起的高频脉冲信号，否则，这种假信号将导致检测灵敏度下降和最小可测水平的增加，甚至造成误判断的严重后果。 在某一既定的试验环境下，如何区别干扰信号，采取若干必要的措施，以保证测试的正确性，就成为一个较重要的问题。目前行之有效的办法是提高试验人员识别干扰波形的能力，正确掌握试品放电的特征、与施加电压及时间的规律。经验表明：判断正确与否在很大程度上
29、取决于测试者的经验。掌握的波形图谱越多，则识别和解决的方法也越快越正确。目前，有用计算机进行频谱分析帮助识别，但应用计算机的先决条件同样需要预知各种干扰波和试品放电波形的特征。现根据我国多年来的实际经验和国外曾经发表过的一些图谱，汇编成文，供参考。应该指出，所介绍的放电波形，多属处理成典型化的图形，不可能包含全部可能发生的内容。 A2局部放电的干扰、抑制及识别的方法 图A1 干扰及其进入试验回路的途径 Tr试验变压器；Cx被试品；Ck耦合电容器；Zm测量阻抗； DD检测仪；M邻近试验回路的金属物件；UA电源干扰； UB接地干扰；UC经试验回路杂散电容C耦合产生的干扰； UD悬浮电位放电产生的干扰；UE高压各端部电晕放电的干扰； IA试验变压器的放电干扰；IB经试验回路杂散电感M耦合产生的辐 射干扰；IC耦合电容器放电的干扰 干扰类型和途径 干扰将会降低局部放电试验的检测灵敏度，试验时，应使干扰水平抑制到最低水平。干扰类型通常有：电源干扰、接地系统干扰、电磁辐射干扰、试验设备各元件的放电干扰及各类接触干扰。这些干扰及其进入试验回路的
