干式变压器局部放电试验设备及试验方法

试验设备

局部放电测试系统主要由以下几部分组成：

试验电源

要求：必须是中频（通常100-400Hz）或工频（50/60Hz）的无局放电源，以提供足够高的试验电压而不被背景干扰淹没。

类型：

中频发电机组（MFC）：最传统、最可靠的方式，由电动机驱动中频发电机产生正弦波。容量大、波形好，但体积大、成本高。

电子式变频电源（AC/DC/AC逆变器）：现代主流，通过电力电子技术将工频转换为中频。体积小、重量轻、频率可调，但对设计制造要求高，需确保其自身无局放。

串联谐振系统：对于大容量变压器，可配合电抗器使用，降低对电源容量的要求。

耦合电容器：并联在试品两端，为局放脉冲提供低阻抗通道，将其耦合到检测阻抗上。其自身的局放水平必须远低于变压器要求值。

检测阻抗（检测单元）：连接在耦合电容器的接地端，是一个无感电阻或RLC电路，用于拾取局放脉冲信号并将其转换为电压信号。

局放测量仪（PD Analyzer）

核心设备，接收来自检测阻抗的信号。

关键功能：

滤波与放大：从强烈的背景噪声中提取微弱的局放信号。

显示与测量：显示局放脉冲的波形、幅值（pC）、相位（φ）以及放电次数（N）。

图谱分析：现代数字式局放仪能显示φ-q-n图谱（相位-放电量-放电次数），帮助判断放电类型（如内部放电、表面放电、电晕放电）。

必须定期校准。

校准器：在试验前和试验后，用于向变压器端子注入已知电荷量的标准脉冲，以校准整个测量系统的视在放电量（pC）。这是确保测量结果准确可比的关键步骤。

屏蔽与接地系统：

屏蔽室/屏蔽帐篷：为排除空间电磁干扰，整个试验回路（变压器、电源、测量线）应在金属屏蔽室内进行。

单点接地：所有设备必须在一点接地，形成等电位，防止地环流引入干扰。

试验方法（步骤与要点）

试验通常在变压器制造完成、例行试验时进行，也用于安装后的交接试验或故障诊断。

基本试验电路：通常采用并联接法，耦合电容器与试品并联，检测阻抗串接在耦合电容接地端。

主要试验步骤：

准备工作：

变压器本体清洁、干燥，环境湿度符合要求（通常<85%）。

布置好所有设备，连接线路应短而牢固，使用同轴屏蔽电缆。

搭建好屏蔽环境，并确保可靠的单点接地。

试验区域设置安全围栏和警示标志。

系统校准：

将校准器并联在变压器高压端子与地之间。

向系统注入已知电荷量（如100pC）的标准方波脉冲。

调节局放仪的刻度系数，使屏幕显示读数与注入量一致。记录该刻度系数。

背景噪声测量：

在不施加试验电压或施加很低电压（远低于起始电压）时，测量并记录背景噪声水平。通常要求背景噪声<5 pC或低于允许局放量的50%。

升压与预加压：

以平稳的速度将电压升至1.8倍额定相电压（Um） 或技术协议规定的预加电压值。

保持此电压 60秒。此过程旨在“活化”可能存在的绝缘缺陷，使其在后面的测量电压下更容易被发现。

降压至测量电压并保持：

将电压降至 1.5倍额定相电压（Um） 或技术协议规定的局放测量电压（通常为 1.3-1.7倍额定电压）。

保持此电压至少30秒，同时进行局放测量。这是核心测量阶段。

关键记录：在此电压下，读取并记录稳定的最大视在放电量（pC）。

降压与复校：

将电压降至零，断开电源。

再次进行系统校准，验证测量回路的刻度系数未发生变化（变化应在±10%以内），否则本次试验无效。

数据记录与图谱分析：

记录试验电压、背景噪声、测量电压下的局放量。

分析φ-q-n图谱，判断放电类型和可能位置。