杨生泽，吴永洋，曲翔
（甘肃电器科学研究院，甘肃 天水 741018）
按照 GB／T1094．11-2022 标准要求，三相干式变压器的局部放电测试为常规实验，是测试变压器参数好坏和绝缘状态的主要手段，是评价变压器在正常的工作电压下，是否安全、有效地工作的一种主要测试方法。
近年来，随着技术标准的改变，测试工作者们对干式变压器局部放电测量的技术也有了不同的认识，但仍然停留在按照原有标准规定的工作方法上。本章拟就干式变压器局部放电测量的加压、检测电路的校准方法及其对局部放电量的计算等技术问题加以研究。
目前试验站大部分采用100Hz-200Hz发电机作为电源。采用感应加压的方式，将所需要的试验电压加到被试变压器的低压侧。对于三相干式电力变压器而言，应当使用三相的电源，而不得使用单相电源直接加压。若使用单相电源加压，则变压器高压试验电压不能达到标准要求。下图1是试验站采用的200Hz中频发电机电源及试验系统一次回路接线图。
图1 200Hz中频发电机电源及试验系统一次回路接线图
1．1 测试回路校正
在变压器的绕组内和测试回路中，都会发生放电波形的减弱情况。根据标准GB／T7354，电源回路校正通常是在实验前或试品不带电的时刻进行，把由一个标准放电校正器所形成的模拟脉冲信号[1]，加在电力变压器被测绕组端子和连接端子之间，来确定视在放电量qa与仪器测出的读数之间的定量关系。
并联测试校正回路如图2所示，脉冲信号电压U0（方波电压）与试品的视在放电量q0成正比关系。即U0／q0＝X（回路常数）。校正回路中，在校正电容C0相对于试品电容量CX特别小的条件下，同样有U0＇（校准脉冲电压）／U0C0＝X的关系。对于固定的测试回路，当试品和各元件参数不变后，X值为定值。所以，当U0＝U0＇时，则 qa＝q0＝U0C0。为了使变压器局部放电试验测量结果有效和准确，试验主回路能够满足标准GB／T1094．11中规定的最小允许放电量。方波校准时需要注意以下几方面问题：
图2 并联测试校正回路
（1）方波发生器的距离要尽量接近样品的检测端，且耦合电容到检测端的试验电缆要尽可能近。
（2）考虑到方波发生器对地和高压引线杂散电容的影响，C0又不能选的太小，通常按照10pF＜C0≤0．1CX选取[2]。
1．2 局部放电试验方法
局部放电试验与一般试验方法有所不同，因为它对电压变化特别灵敏，而且只有在变压器内缺陷的场强超过起始的放电场强时，才能观测到放电情况。据此，规范中具体地规定了干式变压器局部放电实验的加压频率、时间以及测量接线方式，试验中严格按照标准 GB／T1094．11 和 JB／T501 的要求进行试验，试验接线示意图如图3所示。
图3 三相干式电力变压器局部放电试验的接线图
三相干式电力变压器采用三相电源在低压侧对称加压。对于带有分接的绕组，除非用户特别指定或同意，一般是在主分接上进行。局部放电测试一般是在整个绝缘测试项目全部完成后进行，其测试频率适当地比额定的频率高一些。由于使用的工频测试电源并不能够从绕组中感应出1．8Ur的试验电压，一般当电压大于1．2Ur的额定电压时，变压器铁心磁通密度饱和，因此励磁电流和铁磁损耗都将会大幅度上升，所以要相应地增加电源频率，以避免在测试期间的励磁电流过大。
对于大容量的变压器试验，为了减少补偿电感的容量，在保证被试变压器所加电压不能使铁心饱和的情况下，减少试验电源频率[3]。
图中C是无晕耦合电容器（其电容值与校准发生器的电容相比较应大很多），该电容器与测试电阻Zm相联，且与各个被试的端子相连接。测量阻抗Zm在测量中把脉冲电流转变为脉冲电压信号。常用的测量阻抗是RCL型，在测量阻抗上输入阶跃方波时，RCL阻抗上得到的电压波形是一个衰减震荡波，表示为：
上式中α为衰减系数，Cm为检测阻抗两端的总电容，Cx+Ck为被试电容和耦合电容。
测量阻抗输出的信号很弱，经过测量仪器放大后达到所需的灵敏度。我们通常使用的放大器的频率有3种，宽频放大器灵敏度比较高，分辨力强，适合带有屏蔽的实验室使用，不适宜现场使用，因为易受外界的干扰。窄频放大器抗干扰能力强，但分辨率太差，易造成测量误差。所以目前大多数仪器厂家都使用选频放大器，它兼容了宽屏和窄频的优点，既满足了分辨力差的问题，又有一定的抗干扰能力。
标准GB／T1094-11严格规定了三相干式变压器的试验方法，在变压器低压侧相间预加电压为1．8Ur（Ur为额定电压），持续时间为30s。然后在不中断测量电源的情况下，将测量电压降到1．3Ur，这时应保持3min为宜，如图4所示，可进行局部放电测量[4]。变压器的高压侧三相分别接入耦合电容器，耦合电容器低压端通过检测阻抗接地，三相变压器的三相应同时进行测量。如果局部放电测试仪的通道数不满足要求，按照图3的接线形式，测完一相后通过三相转换按钮切换到其他任意一相进行测量，这样在一二次回路不动的情况下，通过三相转换开关切换测量通道，达到三相变压器的测量。测量时应注意的问题：
图4 局部放电施加电压方式（例行试验）
（1）三相干式电力变压器在进行局部放电测试时，变压器高压测三相端子分别与三个无晕耦合电容器连接，并通过与无晕耦合电容器串联的测量阻抗接地。
（2）试验前必须分清楚干式电力变压器局部放电例行试验和特殊试验的区别。对于中性点不接地的系统，或中性点通过消弧线圈等高电阻接地系统中工作的变压器，由于交流变压器也可以在单相对地故障的状况下持续工作，所以交流变压器也可以在用户的要求下进行特殊测试。（特殊试验方法与上面不同，低压侧施加相间的预加电压只有 1．3Ur，然后将电压降低到 Ur，并维持 3min，进行局部放电测试）。特殊试验的测量方式与例行试验不同之处在于，在对变压器A相进行局部放电测量时，B相和C相应各接地一次，也就是说每一相要测量两次。
1．3 变压器局部放电试验合格判定
根据标准规定，对于干式电力变压器局部放电条件的最大值为10pC，如果生产企业对产品没有单独要求时，局部放电量就按＜10pC判定。有要求时，就按产品技术条件判定，除了上述总的判断局部放电试验是否合格外，我们还应在试验的过程中，看被试变压器的局部放电量在规定的时间内是否发生很大的变化[5]，有没有明显向最大允许局部放电量增长的趋势。如果有，应分析为什么会出现增长，可以适当延长试验持续时间等到局部放电量稳定为止。
变压器局部放电量的多少，是标志变压器绝缘性能的一个关键参数，是评价变压器在正常工作电压下，是否长期稳定工作的重点试验之一。干式电力变压器在动力系统中主要发挥稳压保流的功能，随着技术的进一步完善，在整个动力系统中，功能将更加关键。所以干式电力变压器进行局部放电测量越来越受到行业的重视，在以后的工作中我们需要对影响变压器局部放电试验的因素逐一研究[6]，进一步提高对变压器局部放电的检测检验水平。
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