高压耐压试验变压器的局部放电量检测方法与技术规范

高压耐压试验变压器是电力系统中验证电气设备绝缘性能的核心试验设备，其自身绝缘可靠性直接影响试验结果准确性与被试设备安全。局部放电作为绝缘缺陷的早期信号，能反映绝缘内部气隙、毛刺或劣化情况——长期未检测的局部放电会逐步侵蚀绝缘，最终导致击穿故障。因此，精准的局部放电量检测方法与严格技术规范，是保障高压耐压试验变压器安全运行的关键。本文从检测方法原理、操作细节及技术规范要求等方面，系统阐述其核心要点。

局部放电与高压耐压试验变压器的绝缘关联

局部放电是绝缘材料在电场下发生的局部、非贯通性放电，本质是缺陷处电场超过介质击穿场强引发的微小电离。高压耐压试验变压器需承受远超额定电压的试验电压（如工频耐压为额定电压2-3倍），绝缘结构（绕组油纸绝缘、套管陶瓷绝缘）中的微小缺陷（气隙、毛刺、水分超标）会在高电场下引发局部放电。

与贯通性击穿不同，局部放电能量小但长期积累会产生“电老化”：放电产生的臭氧、氮氧化物腐蚀绝缘，热效应加速劣化，最终导致绝缘性能下降。因此，局部放电量是评估其绝缘状态的关键指标，检测结果直接决定设备是否可投入使用。

需注意，局部放电不仅源于自身缺陷，还可能因接线不当（端子接触不良）、试品污染（表面灰尘）引发“假放电”，检测前需排除外部干扰。

脉冲电流法：定量检测的经典方法

脉冲电流法基于“局部放电产生脉冲电流”原理——缺陷放电形成短暂电流回路，通过耦合电容或罗氏线圈采集脉冲信号，经放大滤波后显示放电量。该法是定量检测的核心手段，符合国家标准对“放电量限值”的要求。

操作流程需严格：试品可靠接地，串联耦合电容（容量远大于试品电容，1000-5000pF），并联检测阻抗提取信号，连接局部放电测试仪。升压速度控制在1-2kV/s，避免电压突变引发瞬间放电；达到试验电压后保持1min，记录最大放电量。

其优势是灵敏度高（可测1pC级放电）、能定量，但易受电磁干扰——需保证接地电阻≤4Ω，使用屏蔽电缆，远离大功率设备（电焊机、变频器）。耦合电容需满足耐压≥1.5倍试验电压、介质损耗因数≤0.001，避免自身损耗引发假信号。

超声波法：定位放电的有效手段

超声波法通过检测局部放电产生的20kHz-1MHz超声波信号实现定位，原理是放电引发机械振动辐射超声波，压电传感器接收信号。该法不受电磁干扰，适用于现场复杂电磁环境。

操作时，传感器贴装在油箱外壁声衰减小的位置（靠近绕组侧面、套管底部），涂抹耦合剂（凡士林、超声耦合膏）保证声传递。传感器频率选40kHz-200kHz（油中衰减小），增益调至清晰识别信号。

核心优势是定位准确——通过多传感器信号时差（油中声速约1400m/s）计算放电点三维坐标，帮助快速找缺陷；但无法直接定量，灵敏度受传感器位置影响大（远离放电点可能漏检）。安装时需用弹性绑带固定，压力控制在0.5-1kg/cm²，避免损坏压电元件或耦合不良。

超高频法：早期微小放电的检测利器

超高频法（UHF）检测局部放电产生的300MHz-3GHz超高频电磁波，原理是放电形成高速电流脉冲辐射电磁波，通过超高频传感器（天线式、电容式）采集。该法抗干扰能力强，适用于早期微小放电检测。

传感器需安装在试品“电磁窗口”：套管末屏（通过接地端引入）、放油阀（装专用接口）或油箱检测窗口。传感器带宽需覆盖300MHz-3GHz，增益调至区分信号与噪声。

优势是抗干扰（外界干扰频率通常<300MHz）、灵敏度高（可测10pC以下放电），但要求试品有电磁波泄漏路径——新出厂设备通常预留检测窗口，否则无法采集信号。

化学检测法：长期放电的离线补充

化学法通过分析油中溶解气体成分判断放电情况——局部放电分解绝缘材料：纤维素分解产氢气（H₂），绝缘油分解产甲烷（CH₄）、乙烯（C₂H₄）、乙炔（C₂H₂），其中乙炔对应电弧放电，氢气对应局部放电。

操作流程：从油箱底部放油阀取油样（避免混入空气），用气相色谱仪分离气体组分，通过FID/TCD检测器测含量。通过气体比值（如C₂H₂/C₂H₄、CH₄/H₂）判断放电类型。

优势是反映长期放电（微小放电积累的气体可检测），但响应慢（气体积累需时间）、无法实时监测，通常作为离线补充。油样需密封保存，24h内检测，避免与空气接触导致浓度变化。

技术规范中的试验电压与升压要求

试验电压需遵循GB/T 7354-2023：根据额定电压（Uₙ）确定——10kV变压器工频耐压为2Uₙ+4kV（26kV），35kV为2.5Uₙ（87.5kV）。升压速度≤2kV/s，从0到试验电压时间≥10s，避免电压突变引发电击穿。

达到试验电压后保持1min，记录最大放电量——若放电量持续上升（如20pC升至100pC），说明存在活动性缺陷，需停止试验检修。预升压是关键：先升至50%Uₙ（10kV升至5kV）保持5min，消除表面静电荷；降至0停留1min，再升试验电压。

试验电压波形需为工频正弦波，畸变率≤5%，避免谐波增强局部电场引发额外放电。

环境与干扰控制的规范细节

环境条件需符合GB/T 7354-2023：温度10-30℃，相对湿度≤75%。温度过低（<10℃）会增加油粘度，影响气体扩散（化学法）；湿度过高（>75%）会导致表面吸附水分，引发表面假放电。

电磁干扰控制：检测系统用单独接地极（电阻≤4Ω），不与其他设备共用；屏蔽电缆单端接地（接测试仪）；远离大功率设备≥5m，必要时加低通滤波器（截止频率1MHz）。背景噪声需≤检测灵敏度50%（如灵敏度10pC，噪声≤5pC），超标需检查接地、屏蔽或换地点。

数据处理与校准的规范流程

数据处理核心是扣背景噪声与校准。背景噪声：试验前、中、后各测一次最大值（如N₀=3pC），试验放电量（Q=25pC）减背景得实际值（Qₐ=22pC）。

放电量校准用标准校准仪（如PD calibrator 1000）：注入100pC标准脉冲（上升时间≤10ns），调测试仪增益使显示值与标准一致。试验前后各校准一次，偏差超过5%需检查仪器（如放大器增益漂移）。

记录信息需包含：试品编号、日期、环境温湿度、试验电压、升压速度、保持时间、背景噪声、实际放电量、校准结果，存入档案便于跟踪。

试品预处理的规范操作

预处理避免假放电：清洁表面——用无水乙醇（≥99.5%）擦外壳、套管、端子，去除灰尘油污（污染物引发表面放电），用无纺布避免纤维残留。

干燥处理——绝缘电阻<1000MΩ·kV时，放入60-80℃恒温箱干燥24-48h，每8h测绝缘电阻至达标，避免过度干燥导致绝缘脆化。

接地规范——接地端接单独接地极，导线截面积≥6mm²（铜芯），螺栓扭矩≥10N·m；外壳、铁芯、绕组中性点均需接地，避免电场畸变。

静置——预处理后在环境中静置≥2h，使试品与环境温差≤5℃，避免温度差引发内部气流（气流导致局部放电）。