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[摘 要]阐述了超声波测量变压器局部放电的机理，介绍了在目前电网设备容量、电压等级不断增大的情况下，超声波局部放电测试技术的必要性及案例分析。
[关键词]变压器；超声波；局部放电；测量
中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）48-0353-01
近年来，由于电网设备容量、电压等级不断增大，对设备可靠性提出了更高的要求。变压器作为电网的心脏，更是重中之重，因此，公司要求进行变压器在线局部放电测量，以便及时发现缺陷，防止事态扩大。
目前检测变压器放电性故障的主要方法是进行局部放电水平的测量，有脉冲电流局部放电测量法和超声波局部放电测量法。脉冲电流法需在设备停电条件时靠外施电压进行检测，虽然能对放电量的大小进行定量测量，以确定放电点的电气位置，但是无法确定放电点的空间位置，且检测时必须为停电情况，一般应用于交接、大修试验。因此对变压器实施及时、在线的超声波局部放电检测，分析变压器绝缘状况，及时确定绝缘缺陷性质就显得越来越重要。
1 测试基本原理
变压器在工作电压下出现局部放电时，伴随产生电脉冲、超声波、光、热和化学变化等物理现象。只要变压器内部存在局部放电，就一定会产生高频的电气扰动，并将向所有与其有连接的电气回路传播。利用连接到设備端子上的测试装置接到放电信号，可对变压器局部放电进行定量检测。同时，只要存在局部放电，在放电过程中，随着放电的发生，伴随着爆裂状的声发射，产生超声波，且很快向四周介质传播，通过安装在变压器油箱外壁上的超声波传感器，将超声波信号转换为电信号，就能对变压器内的局部放电水平进行测量，此即为变压器超声波局部放电测量法。
尽管电力变压器内绝缘结构十分复杂，但是经绝缘油浸透的绝缘介质和变压器油的声阻抗十分接近，它们构成许多间隙声通道。所以，产生在较外围的电力变压器局放故障，其超声信号能够较强地传输到变压器箱体上的传感器。布置在油箱外壁上不同位置的超声传感器即检测探头相对于某一放电点之间的距离是不同的，放电产生的超声信号到达探头的时间也不同。通过超声接受传感器，测量超声波的大小及通过测量超声波传播的时延时间，即可确定局部放电源的空间位置。
通常由于局部放电在气体中产生的声波频率约几kHz，而在液体、固体中产生的声波频率约在几十到几百kHz。变压器铁芯的噪声在低频领域，其噪声水平较高，机械振动的噪声大多在20kHz以下。超声波局部放电的检出，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很大，因此超声波局部放电检出的频率一般在数十到数百kHz。测试频带通常选用100～300kHz。
2 实例分析
菏泽供电公司采用POWERTD变压器局部放电测试仪自2010年开始开展变压器超声波局部放电测量，至今已经完成试验40多台次。
首先在变压器本体建立固定的测试点，以第一次测量的超声波形为基准值，建立超声波指纹，根据必要性定期进行检测，通过纵向比较，监视变压器内部局部放电水平的变化趋势，并结合变压器油色谱分析、远红外测温等试验项目的综合分析，判断变压器的绝缘状况，诊断变压器健康水平，确保变压器安全运行。现在我们就现场检出的一局部放电实例分析：
（1）设备状况：型号SFSZ9-31500/110，额定电压110kV/35kV/10kV，额定容量31500KVA，联结组别YNyn0d11。
（2）测试图谱：#2主变局部放电检测数据波形图谱分析
（3）数据波形分析：
顶部波形为AE超声波传感器采集的超声波形，下部为自HFCT获得的高频电流信号波形。
1）根据检测的数据分析，判断#2油浸式变压器内检测到局部放电信号，从上图分析得出，1号传感器检测到的放电信号幅值最大，2号传感器幅值较小。在一个周期内出现两次局部放电脉冲，相邻脉冲相位相差180°（10ms），根据经验判断此局部放电有可能来自油浸式变压器A相顶部套管位置。
2）根据现场检测的数据和分析结果，对该台变压器在一个月内进行局部放电全面诊断检测，并结合油色谱检测结果，进而确定合适的时间维修。
3）根据经验，当超声波原始信号幅值大于300uV时可发现明显放电痕迹，应立即进行设备检修。即在系统硬件增益为X100时，如软件界面显示的超声波局放脉冲信号均值超过3，000mV（3V），则意味着原始信号为3，000mV/10，000=300uV；而当高频电流脉冲群的时间间隔小于2ms时局放已经发展成严重等级，需要立即进行停电检修。当信号时间间隔大于4ms时，相对来说设备还处于较安全的运行状态下，但需要进行跟踪观察其发展趋势（信号幅值、发生频率、波形形态等）。
（4）结论
超声波传感器进行检测检出局部放电信号，最大幅值为1.38V，小于3V，放电严重程度不大；由于变压器铁芯接地未引下，所以检测过程中未使用HFCT高频电流传感器，综合分析决定对此变压器进行油色谱分析，加强监视。
3 结束语
超声波法是电力变压器局部放电故障诊断的有效手段，它可将局部放电测试技术向多元化方向发展，开展多参量综合检测，我们正就这一课题开展研究。利用超声测试与局部放电相结合的测量方法能精确地测出变压器内部的局部放电故障点，并定性地测量局部放电的变化情况。对在网运行的变压器进行故障诊断时，应用超声波法与油色谱分析等试验相结合能够确定设备是否存在局部放电，并指出放电的大概位置。但是，该方法也有一定的局限性。当放电源位于变压器线圈表层时测试是有效的；当放电源位于变压器绝缘深部时，信号将很难收到。对于同时出现的多点放电，如何判断超声信号的大小，如何区分其超声信号，仍需要做进一步的工作。
参考文献
[1] GB/T7354-2003/IEC 60270 2000 局部放电测量.
[2] DL417-2006 电力设备局部放电现场测量导则.
[3] DL/T596-1996 电力设备预防性试验规程.
[关键词]变压器；超声波；局部放电；测量
中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）48-0353-01
近年来，由于电网设备容量、电压等级不断增大，对设备可靠性提出了更高的要求。变压器作为电网的心脏，更是重中之重，因此，公司要求进行变压器在线局部放电测量，以便及时发现缺陷，防止事态扩大。
目前检测变压器放电性故障的主要方法是进行局部放电水平的测量，有脉冲电流局部放电测量法和超声波局部放电测量法。脉冲电流法需在设备停电条件时靠外施电压进行检测，虽然能对放电量的大小进行定量测量，以确定放电点的电气位置，但是无法确定放电点的空间位置，且检测时必须为停电情况，一般应用于交接、大修试验。因此对变压器实施及时、在线的超声波局部放电检测，分析变压器绝缘状况，及时确定绝缘缺陷性质就显得越来越重要。
1 测试基本原理
变压器在工作电压下出现局部放电时，伴随产生电脉冲、超声波、光、热和化学变化等物理现象。只要变压器内部存在局部放电，就一定会产生高频的电气扰动，并将向所有与其有连接的电气回路传播。利用连接到设備端子上的测试装置接到放电信号，可对变压器局部放电进行定量检测。同时，只要存在局部放电，在放电过程中，随着放电的发生，伴随着爆裂状的声发射，产生超声波，且很快向四周介质传播，通过安装在变压器油箱外壁上的超声波传感器，将超声波信号转换为电信号，就能对变压器内的局部放电水平进行测量，此即为变压器超声波局部放电测量法。
尽管电力变压器内绝缘结构十分复杂，但是经绝缘油浸透的绝缘介质和变压器油的声阻抗十分接近，它们构成许多间隙声通道。所以，产生在较外围的电力变压器局放故障，其超声信号能够较强地传输到变压器箱体上的传感器。布置在油箱外壁上不同位置的超声传感器即检测探头相对于某一放电点之间的距离是不同的，放电产生的超声信号到达探头的时间也不同。通过超声接受传感器，测量超声波的大小及通过测量超声波传播的时延时间，即可确定局部放电源的空间位置。
通常由于局部放电在气体中产生的声波频率约几kHz，而在液体、固体中产生的声波频率约在几十到几百kHz。变压器铁芯的噪声在低频领域，其噪声水平较高，机械振动的噪声大多在20kHz以下。超声波局部放电的检出，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很大，因此超声波局部放电检出的频率一般在数十到数百kHz。测试频带通常选用100～300kHz。
2 实例分析
菏泽供电公司采用POWERTD变压器局部放电测试仪自2010年开始开展变压器超声波局部放电测量，至今已经完成试验40多台次。
首先在变压器本体建立固定的测试点，以第一次测量的超声波形为基准值，建立超声波指纹，根据必要性定期进行检测，通过纵向比较，监视变压器内部局部放电水平的变化趋势，并结合变压器油色谱分析、远红外测温等试验项目的综合分析，判断变压器的绝缘状况，诊断变压器健康水平，确保变压器安全运行。现在我们就现场检出的一局部放电实例分析：
（1）设备状况：型号SFSZ9-31500/110，额定电压110kV/35kV/10kV，额定容量31500KVA，联结组别YNyn0d11。
（2）测试图谱：#2主变局部放电检测数据波形图谱分析
（3）数据波形分析：
顶部波形为AE超声波传感器采集的超声波形，下部为自HFCT获得的高频电流信号波形。
1）根据检测的数据分析，判断#2油浸式变压器内检测到局部放电信号，从上图分析得出，1号传感器检测到的放电信号幅值最大，2号传感器幅值较小。在一个周期内出现两次局部放电脉冲，相邻脉冲相位相差180°（10ms），根据经验判断此局部放电有可能来自油浸式变压器A相顶部套管位置。
2）根据现场检测的数据和分析结果，对该台变压器在一个月内进行局部放电全面诊断检测，并结合油色谱检测结果，进而确定合适的时间维修。
3）根据经验，当超声波原始信号幅值大于300uV时可发现明显放电痕迹，应立即进行设备检修。即在系统硬件增益为X100时，如软件界面显示的超声波局放脉冲信号均值超过3，000mV（3V），则意味着原始信号为3，000mV/10，000=300uV；而当高频电流脉冲群的时间间隔小于2ms时局放已经发展成严重等级，需要立即进行停电检修。当信号时间间隔大于4ms时，相对来说设备还处于较安全的运行状态下，但需要进行跟踪观察其发展趋势（信号幅值、发生频率、波形形态等）。
（4）结论
超声波传感器进行检测检出局部放电信号，最大幅值为1.38V，小于3V，放电严重程度不大；由于变压器铁芯接地未引下，所以检测过程中未使用HFCT高频电流传感器，综合分析决定对此变压器进行油色谱分析，加强监视。
3 结束语
超声波法是电力变压器局部放电故障诊断的有效手段，它可将局部放电测试技术向多元化方向发展，开展多参量综合检测，我们正就这一课题开展研究。利用超声测试与局部放电相结合的测量方法能精确地测出变压器内部的局部放电故障点，并定性地测量局部放电的变化情况。对在网运行的变压器进行故障诊断时，应用超声波法与油色谱分析等试验相结合能够确定设备是否存在局部放电，并指出放电的大概位置。但是，该方法也有一定的局限性。当放电源位于变压器线圈表层时测试是有效的；当放电源位于变压器绝缘深部时，信号将很难收到。对于同时出现的多点放电，如何判断超声信号的大小，如何区分其超声信号，仍需要做进一步的工作。
参考文献
[1] GB/T7354-2003/IEC 60270 2000 局部放电测量.
[2] DL417-2006 电力设备局部放电现场测量导则.
[3] DL/T596-1996 电力设备预防性试验规程.