变压器局部放电

1、湖北工业大学工程技术学院毕业设计(论文)规范(理工类专业适用)一、结构要求一份完整的本科生毕业设计(论文)档案袋内应包含两个部分内容：1、毕业设计（论文）装订册；2、毕业设计（论文）附件材料。二、版面要求A4纸张，其中：页边距上3cm，下、左2.5cm，右2cm；页脚1.75cm；每册的封面与封底需用白色的铜版纸张（规格120g-150g）印制。三、毕业设计（论文）正文内容要求（一）理、工科类专业的毕业设计报告正文内容应包括设计与论文，内容应该包括：问题的提出；设计的指导思想；方案的选择和比较论证；根据任务书指出的内容和指标要求写出设计过程、课题所涉及元件结构和相关参数的设计计算，有关基本原理

2、的说明与理论分析；给出所设计课题实际运行的数据或参数，并与理论设计参数进行比较和分析，说明产生误差的原因。最后要对所设计课题实用价值做出评估说明；设计过程中存在的问题，改进意见或其它更好的方案设想及未能采纳的原因等。四、毕业设计（论文）装订册组成部分与要求（一）封面。论文题目不得超过20个字，要简练、准确，可分为两行。（二）内容。1、毕业设计（论文）任务书。任务书由指导教师填写，经系部审查签字后生效。2、毕业设计（论文）开题报告；3、毕业设计（论文）学生申请答辩表与指导教师毕业设计（论文）评审表；4、毕业设计（论文）评阅人评审表；5、毕业设计（论文）答辩表；6、毕业设计（论文）答辩记录表；7、

3、毕业设计（论文）成绩评定总表；8、学位论文原创性声明及版权使用授权书；9、中英文题目与作者；10、中英文内容摘要和关键词。（1）摘要是论文内容的简要陈述，应尽量反映论文的主要信息，内容包括研究目的、方法、成果和结论，不含图表，不加注释，具有独立性和完整性。中文摘要一般为200-400字左右，英文摘要应与中文摘要内容完全相同。（2）关键词是反映毕业设计（论文）主题内容的名词，是供检索使用的。主题词条应为通用技术词汇，不得自造关键词。关键词一般为3-5个，按词条外延层次（学科目录分类），由高至低顺序排列。关键词排在摘要正文部分下方。11、目录；目录按三级标题编写，要求层次清晰，且要与正文标题一致。

4、主要包括绪论、正文主体、结论、致谢、主要参考文献及附录等。12、正文。论文正文部分包括：绪论（或前言、序言）、论文主体及结论。 （1）绪论。综合评述前人工作，说明论文工作的选题目的和意义，国内外文献综述，以及论文所要研究的内容。（2）论文主体。论文的主要组成部分，主要包括选题背景、方案论证、过程论述、结果分析、结论或总结等内容。要求层次清楚，文字简练、通顺，重点突出，毕业设计（论文）文字数，本科生论文一般应不少于8000字（或20个页码），专科生论文不少于5000字。中文论文撰写通行的题序层次采用以下格式：11.11.1.11.1.1.1（3）结论（或结束语）。作为单独一章排列，但标题前不加“

5、第XXX章”字样。结论是整个论文的总结，应以简练的文字说明论文所做的工作，一般不超过两页。 13、参考文献及引用资料目录（规范格式见附件四）。14、致谢。对导师和给予指导或协助完成毕业设计（论文）工作的组织和个人表示感谢。文字要简洁、实事求是，切忌浮夸和庸俗之词。15、附录。16、实验数据表、有关图纸(大于3#图幅时单独装订)。(三)封底。五、毕业论文附件材料组成部分与要求（见附件五）（一）封面；（二）内容目录 (按二级标题编写)1、英文文献翻译1.1英文文献原文 （要求不少于3000个单词）1.2中文翻译2、专业阅读书目。（10篇，每篇不少于300字。） 2.1书目名一 2.2书目名二（三）

6、封底。附一：毕业设计（论文）系列表格；附二：毕业设计（论文）中英文封面；附三：毕业设计（论文）正文格式；附四：规范的参考文献格式；附五：毕业设计（论文）附件材料。附一：1毕业设计（论文）任务书系 部指导教师职 称学生姓名专业班级学 号论文题目论文内容目标及进度要求 指导教师签名： 年 月 日系 部审 核此表由指导教师填写 由所在系部审核2-1毕业设计（论文）学生开题报告课题名称课题类型指导教师学生姓名学 号专业班级本课题的研究现状、研究目的及意义课题类型：课题类型： A-理论探究型 B-实践应用型2-2本课题的研究内容本课题研究的实施方案、进度安排2-3已查阅的主要参考文献指导教师意见指导教师

7、签名： 年 月 日3毕业设计（论文）学生申请答辩表课 题 名 称指导教师(职称)申 请 理 由学生所在系部专业班级学号 学生签名： 日期：毕业设计（论文）指导教师评审表序号评分项目（理工类）满分评分1工作量152文献阅读与外文翻译103技术水平与实际能力254研究成果基础理论与专业知识255文字表达106学习态度与规范要求15总 分100评语 （是否同意参加答辩） 指导教师签名： 另附毕业设计（论文）指导记录册 年 月 日4毕业设计（论文）评阅人评审表学生姓名专业班级学号设计(论文)题目评阅人评阅人职称序号评分项目（理工类）满分评分1工作量152文献阅读与外文翻译103技术水平与实际能力254

8、研究成果基础理论与专业知识255文字表达106学习态度与规范要求15总 分100评语 评阅人签名： 年 月 日5毕业设计（论文）答辩表学生姓名专业班级学号设计(论文)题目序号评审项目指 标满分评分1报告内容思路清晰；语言表达准确，概念清楚，论点正确；实验方法科学，分析归纳合理；结论有应用价值。402报告过程准备工作充分,时间符合要求。103创 新对前人工作有改进或突破，或有独特见解。104答 辩回答问题有理论依据，基本概念清楚。主要问题回答准确，深入。40总 分100答辩组评语答辩组组长（签字）： 年 月 日 答辩委员会意见答辩委员会负责人（签字）： 年 月 日6-1毕业设计（论文）答辩记录表

9、学生姓名专业班级学号设计(论文)题目答辩时间答辩地点答辩委员会名单问题1提问人： 问题：回答（要点）：问题2提问人： 问题：回答（要点）：问题3提问人： 问题：回答（要点）：记录人签名（不足加附页）6-2问题4提问人： 问题：回答（要点）：问题5提问人： 问题：回答（要点）：问题6提问人： 问题：回答（要点）：问题7提问人： 问题：回答（要点）：问题8提问人： 问题：回答（要点）：记录人签名7毕业设计（论文）成绩评定总表学生姓名： 专业班级： 毕业设计（论文）题目：成绩类别成绩评定指导教师评定成绩评阅人评定成绩答辩组评定成绩总评成绩×40%+×20%+×40%评定

10、等级注：成绩评定由指导教师、评阅人和答辩组分别给分(以百分记)，最后按“优(90-100)”、“良(80-89)”、“中(70-79)”、“及格(60-69)”、“不及格(60 以下)”评定等级。其中，指导教师评定成绩占40%，评阅人评定成绩占20%，答辩组评定成绩占40%。附二：（空1行）毕 业 设 计（论 文）（1号宋体居中）（空1行） XXX XXX XXX XXX XXX（2号黑体居中，标题行间距为32磅）学生姓名：XXX XXX学 号：XXX XXX所在系部：X X X专业班级：XX XXX指导教师：XXX教授（职称）日 期：二XX年X月（宋体小3） 英文扉页示例： (Writing

11、 the title of the paper in English here)（Times New Roman 2号粗体居中）By(Name)June 20XX（Date）（Times New Roman小2号居中）学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学院有关保管、使用学位论文的规定，同意学院保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文

12、的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于 1、保密 ，在 年解密后适用本授权书。 2、不保密 。 （请在以上相应方框内打“”） 作者签名： 年 月 日 导师签名： 年 月 日附三：（空1行）摘要（小2号黑体，加粗，居中，并留出上下间距为：段前0.5行，段后0.5行，2倍行距）（空1行）×××××××××××××

13、×××（小4号宋体，1.5倍行距）××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××

14、5;×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××

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16、5;×××××××××××××××××××××××××××。（200-400字左右）（空1行）关键词：××××××××××××（小4号宋体）（小4号黑体） （空1行）Abstract（Times New Rom

17、an小2号，加粗，居中，并留出上下间距为：段前0.5行，段后0.5行，2倍行距）（空1行）×××××××××（Times New Roman小4号字体，1.5倍行距）××××××××××××××××××××××××××××

18、5;×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××

19、5;×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××

20、5;×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××

21、5;××××××××××××.（空1行）Keywords：××××××××××××（Times New Roman，小4号字体）（Times New Roman小4号字体，加粗）（空1行）目录（小2号黑体，加粗，居中，并留出上下间距为：段前0.5行，段后0.5行，2倍行距）（空1行）摘要（小4号宋体，行距18磅，一级目录加粗，下同） iAbstract（小4

22、号宋体，行距18磅，一级目录加粗，下同） ii1引言（或绪论）（小4号宋体，行距18磅，一级目录加粗，下同） 12××××× （正文第2章，一级目录） 22.1×××××× （正文第2章第1条，二级目录） Y2.1.1×××××× （三级目录） Y2.1.2×××××× （三级目录） Y2.2×××××× （

23、正文第2章第2条，二级目录） Y2.2.1×××××× （三级目录） Y2.2.2×××××× （三级目录） Y2.X×××××× （正文第2章第X条，二级目录） Y3×××××（正文第3章，一级目录） Y（略）结论（一级目录） Y致谢（一级目录） Y参考文献（一级目录） Y附录A××××（需要时） Y附录B×

24、5;××（需要时） Y图1×××××（需要时） Y图2×××××（需要时） Y表1×××××（需要时） Y表2×××××（需要时） Y注：1. 目录按三级标题编写；2. Y表示具体的数字。 绪论 电力变压器是电力系统中重要的设备之一，其安全运行意义重大。在现场运行中，局部放电是导致电力变压器绝缘劣化的重要原因之一。从2O世纪中期开始，各个国家就对变压器中局部放电的机理做了很多研

25、究，并取得了很大进展。现有的检测方法可以通过对一些局放物理量的检测来发现变压器内部是否发生了局放。对于局部放电源的准确定位是目前发展的一个方向。 根据局部放电过程中所产生的诸如电磁波、声波、光、热和化学变化等现象，其定位方法有电气定位、超声定位、光定位、热定位和DGA定位等。目前，国内外研究较多也比较成熟的是超声定位和电气定位。但一些新的定位方法的出现也为进一步研究局部放电的定位提供了新的思路，如基于辐射电磁波的超高频定位，基于相控阵理论的局部放电源定位等。局部放电是指发生在电极之间但并未贯穿电极的放电，它是由于设备绝缘内部存在弱点或生产过程中造成的缺陷，在高电场强度作用下发生重复击穿和熄灭的

26、现象。它表现为绝缘内气体的击穿、小范围内固体或液体介质的局部击穿或属表面的边缘及尖角部位场强集中引起局部击穿放电等。但若电器设备绝缘在运行电压下不断出现局部放电，这些微弱的放电将产生累积效应会使绝缘的介电性能逐渐劣化并使局部缺陷扩大，最后导致整个绝缘击穿。 电力变压器是电力系统中重要的设备之一，其安全运行意义重大。在现场运行中，局部放电是导致电力变压器绝缘劣化的重要原因之一。从2O世纪中期开始，各个国家就对变压器中局部放电的机理做了很多研究，并取得了很大进展。现有的检测方法可以通过对一些局放物理量的检测来发现变压器内部是否发生了局放。对于局部放电源的准确定位是目前发展的一个方向。1.1变压器产

27、生局部放电的几种典型结构及因素：引线：变压器绝缘结构中，引线布置是很多的。引线与引线之间的电场分布是极不均匀的。两根半径相同的引线互相平行和垂直时其最大电场强度均出现在两根引线表面处。相同条件下(忽略外包绝缘层)两根引线相互垂直比平等布置的最大电场强度高出10%左右，高压绕组首端引出线对箱壁以及对其外部的调压绕组，也是电场集中易产生局部放电的区域。端部绝缘机构：超高压电力变压器端部绝缘结构中通常在绕组端部防治静电环，一方面改善绕组冲击电压分布，另一方面作为屏蔽均匀端部电场。但静电环与端圈间形成的楔形油隙(亦称油楔)为电场集中区域。"油楔"与最大电场强度与绕组主绝缘距离，端部

28、绝缘距离，静电环曲率半径及绝缘厚度有关。变压器中突出的金属电极表面，如油箱内壁的焊接缝及附着在其上的焊渣，引线焊接时留下的尖角毛刺。铁心柱边角基铁心片剪切时形成的毛刺等。均会造成电场集中，是场强成倍增加，(不论电极是带电还是接地)。对在制造过程中形成的尖角毛刺进行磨光处理。杂质：在变压器绝缘结构中与低压板相比油的介点常数最低。在复合绝缘结构中，油所承受的电场较高，而三种绝缘材料中油的击穿场强是最低的，这决定了变压器绝缘中最薄部分是油隙，油中含有杂质如金属和非金属颗粒、含水量、含气量等，会使油中电场发生畸变。 变压器局部放电绝大多数是在高电压高电场部位产生，可以根据局放观测到的放电图谱、放电的起

29、始电压和熄灭电压放电量随时间的变化这些特征来判断放电性质。可以使用电气定位法判断产生局部放电的电气位置。1.1变压器局部放电实验的意义用传统的绝缘实验方法很难发现局部放电缺陷，并且1min交流耐压实验还会损伤绝缘，影响设备以后的运行性能。随着电压等级提高，这个问题更为严重。我国近年来110kV以上的大型变压器事故中50%是属正常运行下发生匝或段间短路，造成突发事故，原因也是局部放电所致。因此，测试变压器的局部放电特性是目前预防变压器故障的一种好方法。2变压器局部放电试验的目的电力变压器主要采用油-纸屏障绝缘，这种绝缘由电工纸层和绝缘油交错组成。由于大型变压器结构复杂、绝缘很不均匀。当设计不当，

30、造成局部场强过高，工艺不良或外界原因等因素，造成内部缺陷时，在变压器内必然会产生局部放电，并逐渐发展，最后造成变压器损坏。电力变压器内部局部放电主要以下面几种情况出现：(1)绕组中部油-纸屏障绝缘中油通道击穿;(2)绕组端部油通道击穿;(3)紧靠着绝缘导线和电工纸(引线绝缘、搭接绝缘、相间绝缘)的油间隙击穿;(4)线圈间(匝间、饼间)纵绝缘油通道击穿;(5)绝缘纸板围屏等的树枝放电;(6)其他固体绝缘的爬电;(7)绝缘中渗入的其他金属异物放电等。因此，对已出厂的变压器，有以下几种情况须进行局部放电试验：(1)新变压器投运前进行局部放电试验，检查变压器出厂后在运输、安装过程中有无绝缘损伤。(2)

31、对大修或改造后的变压器进行局部放电试验，以判断修理后的绝缘情况。(3)对运行中怀疑有绝缘故障的变压器作进一步的定性诊断，例如油中气体色谱分析有放电性故障，以及涉及到绝缘其他异常情况。(4)作为预防性试验项目或在线检测内容，监测变压器运行中绝缘情况。3变压器局部放电的发展变压器局部放电测量作为一种检查变压器内部绝缘由于场强集中或其他原因造成电场畸变或局部场强过高而引起的油中或绝缘中放电的有效手段，已逐渐被人们认可。并将这种要求逐渐有高电压产品推广至较低电压产品，这一要求也被写入变压器标准中，且允许的视在放电量也在下降，变压器新标准中GB 1094.3-2003中规定，变压器110kV级及以上的变

32、压器都要进行局部放电测量，局部放电试验不但进行长时间局部放电试验还要进行短时间感应耐压时的局部放电测量，而且变压器协议中要求局部放电量都是小于100pC逐步下降至小于500pC，特别是500kV变压器由于各部分的场强经过细致计算，制造精度较高，工艺严格，因此局部放电量更低一些，根据各大变压器厂总结的经验有以下几条：(1)设计时要控制各部分场强在允许的范围内，特别要注意对高压引线头和引线电场强度的控制。采用电气屏蔽法可有效的降低局部放电量(注意：金属屏蔽材料与电缆引线或绕组出头接触良好，不允许屏蔽处存在悬浮电位)。(2)制造过程中特别要注意器身中各部件的清洁度决不允许带入任何金属异物。(3)装配

33、过程中要注意各个附件的清洁度，对外构件要严格检查，对自加工的零件也必须做到干净清洁，特别是焊接件、金工件要彻底清理加工过程中所残留的异物、杂物，也要注意在总装过程中所产生的金属异物的收集与清理。(4)绝缘材料的使用要有选择，在高电场中忌用环氧玻璃布板和其他介电系数的材料，还要避免使用在真空处理时无法排出气体的绝缘制品。(5)变压器真空注油是时应保证真空度达到工艺要求：抽真空和静放时间要足够长，确保变压器所有部件被油浸透。2变压器局部放电试验1.1试验电源目前应用于现场局部放电试验的电源装置，是1套中频发电机组。该装置的工作原理是用三相异步电动机拖动中频发电机，发出频率为250Hz、电压为0一6

34、90V的单相或三相电源，经中间隔离升压变压器(0.66/35kV)升压，向被试变压器低压侧施加电压，在高、中压侧感应出所需的试验电压。该装置移动方便，调压平稳，现场接线简单，性能也比较可靠。由于大型变压器的容性无功功率很大，就必须用电抗器(额定电压为15kV，最高可以用到1.3倍)在被试变压器的低压侧进行补偿，使总的无功功率略呈感性。这样既可减少试验机组的出力，又可防止发电机组的自励磁。中频发电机组(简称电源车)的接线如图1所示。 M一三相异步电动机(320kw，380V，50Hz);G一中频同步发电机(560kVA，690V，250Hz，437A);T一中频试验变压器(35000/660/l

35、40V，400kVA);L一补偿电抗器组(YKD一160、80、40kvar/15kv)。 图1 250Hz中频发电机组试验电源1.2变压器局部放电的试验接线大型变压器采用分级绝缘结构，在现场进行局部放电试验时，一般使用分相加压的方法。即在变压器低压侧一绕组上施加试验电压，通过改变接线方式调节发电机的输出电压，使各侧电压达到试验电压值。再将被试变压器110kV套管电容作为祸合电容，从套管末屏处抽取信号，测量局部放电值;在中压侧(35kV侧)被试相接祸合电容器以抽取信号，测量局部放电值;高压和中压侧的中性点接地。在开始测量之前先对被试相施加方波信号，确定每个格放电量的大小，以便在测量中由格数的多

36、少来确定放电量的大小。 图2 以C相为例的被试变压器局部放电试验接线图在对绕组的局部放电测量中，A相的放电量为120pC，B相的放电量为70pC，Am相的放电量为450pC，Bm相的放电量为200pC，符合规程规定。在做C相的局部放电试验中C相的放电量达到上万个pC。图2为局部放电试验按线图，图3为放电波形。由此断定C相中有放电故障的存在，即在C相或C相附近有局部放电点。 图3 C相局部放电的波形2.2局部放电检测产生局部放电的环节，一般出现在电场集中和绝缘薄弱的部位。影响局部放电的因素很多，综合起来主要有三点:(l)绝缘材料的材质;(2)产品设计的绝缘结构;(3)生产加工制造工艺。局部放电检

37、测是以发生局部放电时产生的电、光等现象为依据，来判断局部放电的状态，包括放电点的定位和放电的程度等。目前，国内外常见的检测方法有脉冲电流法、超声波检测法、光测法、化学检测法等方法，其中脉冲电流法、气相色谱分析和超声波检测法应用最为广泛。1.脉冲电流法 脉冲电流法是通过检测阻抗、检测变压器套管末屏接地线、外壳接地线、铁心接地线以及绕组中由于局部放电引起的脉冲电流，获得视在放电量。它是研究最早、应用最广泛的一种检测方法。检测变压器局部放电脉冲的电流传感器通常用罗哥夫斯基线圈制成。电流传感器按频带可分为窄带和宽带两种。它们的优点是灵敏度高、抗干扰能力强、脉冲分辨率高、噪音低等特点。缺陷是:首先，由于

38、其具有的优点，当试样的电容量比较大时，受藕合阻抗的限制，测试仪器的测量灵敏度也受到了一定的限制;其次，测试频率低(一般小于IMHz)，因而包含的信息量少;最后，在离线状态其灵敏度较高，而现场中易受外界干扰噪声的影响，抗干扰能力差。2.超声检测法超声波检测法测量的是放电时产生的超声波信号。用固定在变压器油箱壁上的超声传感器可以接收到变压器内部局部放电产生的超声波，由此来检测局部放电的大小及位置。通常采用的超声传感器是压电传感器，选用的频率范围为70一巧OkH:，目的是为了避开铁心的磁噪声和变压器的机械振动噪声。由于超声波法受电气干扰小以及它在局部放电定位上的广泛应用，人们对超声法的研究较深人。但

39、变压器内部绝缘结构复杂，各种声介质对声波的衰减及对声速的影响都不一样;目前使用的局放检测超声波传感器抗电磁干扰能力较差，灵敏度也不很高，这就增加了超声检测的难度。超声检测主要用于定性地判断局部放电信号的有无，以及结合电脉冲信号或直接利用超声信号对局放源进行物理定位。在电力变压器的离线和在线检测中，它是主要的辅助测量手段。随着对局放超声波测量研究的深人，有可能定量地分析放电强度及绝缘劣化程度。近年来，由于声电换能元件效率的提高和电子放大技术的发展，超声检测的灵敏度有了较大的提高，因而该方法的发展应用还是非常有希望的。3.光测法光测法是利用局部放电产生的光辐射进行的。在变压器油中，各种放电发出的光

40、波长不同，研究表明通常在500一700nm之间，光电转换后，通过检测光电流的特性可以实现局部放电的识别。虽然在实验室中利用光测法来分析局部放电特征及绝缘劣化机理等方面取得了很大进展，但由于光测法设备复杂昂贵、灵敏度低，且需要被检测物质对光来说是透明的，因而不可能在实际中应用。尽管如此，光纤技术已作为其他方法(特别是超声检测)的辅助手段应用于变压器的局部放电检测中。4.化学检测化学检测(DGA，DissolvedGasAnalysis)，也叫气相色谱法。当变压器中发生局部放电时，各种绝缘材料会发生分解破坏，产生新的生成物，通过检测生成物的组成和浓度，可以判断局部放电的状态。DGA法是通过检测变压

41、器油分解出的各种气体的组成和浓度来确定故障(局放、过热等)状态的。目前，该方法已广泛应用于变压器的在线故障诊断中，故障类型不同、故障程度不同，气体的组成和浓度也不相同，由此建立起来的模式识别系统可实现故障的自动识别。5.局部放电的超高频检测超高频法(UHF法)原理是通过超高频信号传感器接收局部放电过程辐射的超高频电磁波，实现局部放电的检测。研究认为:变压器每一次局部放电都发生正负电荷中和，伴随有一个陡的电流脉冲，并向周围辐射电磁波。试验结果表明:局部放电所辐射的电磁波的频谱特性与局放源的几何形状以及放电间隙的绝缘强度有关。当放电间隙比较小时，放电过程的时间比较短，电流脉冲的陡度比较大，辐射高频

42、电磁波的能力比较强;而放电间隙的绝缘强度比较高时，击穿过程比较快，此时电流脉冲的陡度比较大，辐射高频电磁波的能力比较强。变压器油一隔板结构的绝缘强度比较高，因此变压器中的局部放电能够辐射很高频率的电磁波，最高频率能够达到数GHZ。其特点是:UHF检测技术的检测频率范围一般为500一15阅MH:，可最大限度避开干扰信号。同时，由于超高频法实施中，传感器安置在变压器箱体内，变压器壳体的屏蔽作用，使这一方法的抗干扰能力大大优于目前传统局部放电监测方法，这对于实现变压器局部放电的在线监测是非常有利的。超高频频段丰富，信息量大，灵敏度高。2.3局部放电定位在变压器局部放电的测量中，经常会遇到局放超出标准

43、的情况，一旦局放量超标，制造厂就必须尽快对局放进行定位，以便采取相应的措施如增加绝缘距离、更换绝缘件、增加屏蔽等。但若无法确定局放位置，往往会出现产品反复处理而局放量得不到改善(有时一台产品的局放处理历时半年以上)。有时也会出现局放量改善，却不知何故。因此，局部放电的定位尤为重要。根据局部放电过程中所产生的诸如电磁波、声波、光、热和化学变化等现象，其定位方法有电气定位、超声定位、光定位、热定位和DGA定位等。目前，国内外研究较多也比较成熟的是超声定位和电气定位。但一些新的定位方法的出现也为进一步研究局部放电的定位提供了新的思路，如基于辐射电磁波的超高频定位，基于相控阵理论的局部放电源定位等。

44、笔者拟对超声波定位和电气定位方法及目前的发展趋势进行总结，并对超高频法和相控阵法进行了介绍。 超声波定位 当变压器内部发生局部放电时，会产生电磁波、放电脉冲和超声波等信号，超声波在变压器中的不同介质中传播(油纸、绕组和隔板等)，到达固定在变压器油箱壁上的超声传感器。通过多个超声传感器测量不同传感器测量到信号的时间延时，经过定位算法的计算，就能够确定局放源的位置。根据基准信号的不同，超声检测定位又可分为以下两类。21 电一声检测定位该定位法是在变压器油箱外壁上安装多个超声传感器，以局部放电的电脉冲作为触发基准信号，同时记录电脉冲信号和n路超声波信号，并加以比较、以测得电信号与超声波信号的时延t作

45、为从局部放电点到达各传感器的传播时间；以等值声速 乘以时延t而得到放电点到各传感器的空间距离，以此来列方程求解。随着特高频(UHF)技术和射频电流技术的应用， 电信号的选取不仅可以选择IEC270方法推荐的脉冲电流信号，也可以使用UHF信号和射频电流信号作为电信号基准，在此基础上进行计算。22 声一声检测定位该方法在耦合于变压器油箱外壁上的多个超声传感器中选用一路声信号触发其余声信号。定位时选择某一传感器为参考探头，以此为基准测量同一局部放电超声信号传播到其他传感器时对应于它的相对时差，将该组相对时差代人满足该组传感器几何关系的一组方程求解，即可求出局部放电点的几何位置坐标。通过计算、试验比较

46、了以上两种方法在定位上的准确程度。认为声一声定位方法中声波的前沿不容易确定，所以声一声定位方法不如电一声定位方法准确。但电一声定位方法需要提取电信号作为参考基准信号，信号的取样要麻烦些。声一声定位则比较方便，可以完全通过声传感器来进行信号的测量和判断。在超声定位中，定位算法是能否进行准确定位的关键，目前，常用的普遍算法有顺序定位算法、球面定位法、双曲面定位算法、模式识别定位法和遗传算法等。双曲面定位算法和球面定位法是目前应用较为广泛的针对声一声检测和电一声检测的定位方法，两种算法都是通过信号的时间差建立双曲面方程或球面方程，然后通过最小二乘法进行求解。但这种算法是非线性算法，计算时间长，内存占

47、用量大，而且计算结果受初值、步长影响较大。如果选择不当，会使方程组无解或误差很大，且其计算公式中较为复杂的是等值声速的计算。目前，一般将等值声速取为常数，但声波信号在变压器中传播时，情况极其复杂，等值声速不可能为一常数。针对以上问题，出现了线性算法和基于模式识别的定位算法及基于遗传算法的定位算法。线性算法是在非线性算法的基础上，对非线性方程组进行变换，将其转换为线性方程组求解；基于模式识别的定位算法是将变压器分解为若干个模块单元，分别计算这些模块到各个传感器之间的时间差，将这些时间差组成数组进行模式识别，计算与所测的超声信号时间差数组的距离，选择距离最小的模块为放电点；基于遗产算法的定位算法则

48、是在最小二乘法的基础上采用了具有全局搜索特性的遗传算法，解决了局部收敛问题，避免了迭代过程中的局部最优点问题。同时综合以上几种方法来进行定位判断也是目前的一个发展趋势。随着研究的深入，一些新的定位算法也在发展之中。也有人提出基于混沌遗传算法的变压器局部放电源点定位方法，将混沌理论和遗传算法引入局放超声波定位算法中，也取得了一些效果。 目前的定位方法中，多是针对单一放电源进行的计算。但由于实际中变压器内部可能不仅仅存在单一的一个局部放电源，很可能同时存在多个放电点。针对多放电源的定位问题，目前研究的较少，但也有一些文章对此进行了介绍。也有另一种方法，利用多个传感器组成传感器阵列来进行多个放电源的

49、定位。首先对放电源个数进行估计，然后进行不同放电源的定位，并进行了仿真工作。3 电气定位方法当变压器内部发生局部放电时，所产生的放电脉冲沿绕组传播到达测量端。该放电脉冲包含了放电特性和局部放电定位所需要的一些信息，通过对此脉冲进行分析，可确定局放源的具体位置。传统的电气定位方法很多，诸如起始电压法、极性法、行波法、电容分量法等。随着研究的逐渐深入和数字测量技术的进一步发展，改进电容分量法和端点电流脉冲频谱分析法这两种方法得到了更多的研究和应用。31 改进电容分量法根据绕组传输特性可知，对于某些变压器绕组如纠结式绕组在01MH 1MHz范围内，可近似等效为一个容性梯形网络。当变压器内部某点发生局

50、部放电时，该点作为放电源产生一个陡脉冲向两端传播，其传播规律满足：式中 ， ，分别是线端和中性点处对应的电压和电容； 为放电点到中性点的绕组长度；为变压器绕组的总长度；C，分别为绕组单位长度的并联、串连电容。根据以上方程找到两个电容分量和绕组位置上的一一对应的关系，就可以进行准确定位。变压器只是在某一个频率范围内等效为一个电容梯形网络，在改进的电容分量法中，该频率范围的确定就显得尤为重要。一般而言，该频率范围的确定是由试验获得。将一个函数发生器接到绕组的一端，并提供频率可变的电压，另一端接地，同时测量输入电压和绕组电压。当在此等效频率范围时，会出现最小电压相位移，即输入波形和输出波形相似。而后

51、采用数字滤波将此频率范围以外的信号去掉，采用上述方程进行计算。改进电容分量法利用数字滤波技术，能够获得沿变压器绕组脉冲的电容传输分量；该方法对干扰信号完全抑制，频带选择灵活，且频率补偿容易，与新的直线内插法结合可以解决一些实际问题，能够得到较高的定位精度。32 端点电流脉冲频谱分析法在0.01MHz-0.1MHz这个中间频率范围内，变压器绕组的传输特性表现为振荡传播即发生在绕组中的局部放电脉冲以振荡形式传输。此时，在变压器测量端点所得到的局部放电电流脉冲因局放源位置不同，其频率有较大的差异。在此基础上，采用建立仿真模型并结合试验的方法，研究了不同的局部放电脉冲传播路径的传递函数，在分析传递函数

52、频谱特性的基础上，提出了根据相应信号高频分量和能量的局部放电电气定位方法。尽管人们对变压器绕组特性的研究较多，相应的也出现了一些电气定位方法，但由于各种电气定位法现场操作复杂，使用范围限制较大，且由于变压器内部结构复杂及放电部位的不同，使得放电脉冲的波过程也会出现不同程度的振荡，而对放电信号的检测却只能在变压器的测量端点进行，因而精度不高，所以目前在实际定位中很少采用。4 基于特高频检测的局放定位方法 UHF检测技术具有抗干扰能力强、灵敏度高的优点，近年来已经在试验室中得到了大量研究并逐步在工程实际中得到应用。西安交通大学、华北电力大学等都对其进行了深入研究并取得了丰富的成果。采用UHF方法进

53、行变压器局部放电源定位则是目前的一个研究重点。国内外的一些研究单位都对其进行了大量研究。 利用UHF信号进行局放定位的基础是电磁波绕射所遵循的费玛最短光程原理即电磁波沿射线传播，认为传感器所接收到的信号是局放信号沿最短光程、历经最小传播时问最先到达的子波的波前反映。示意图如图l。 图1 电磁波绕射示意图在变压器油箱的不同位置耦合多个UHF传感器，根据UHF信号到达不同传感器的时间延时，建立方程即可求解。安装方式有介质窗方式，4阵元菱形传感器阵列等。设局放源P(x，y，z )到达传感器的传播时间为，则有 (1) 与参考传感器S1的相对时差为T1i=ti-t1 ( i=1，.，m；m4)。通过测量

54、出m1个相对时差Tli波速C及各传感器的位置坐标，利用方程(1)即可求出局放源的具体位置。 在使用UHF方法进行局放的定位中，各个传感器相对与参考传感器时延的确定至关重要。采用累积能量曲线，功率曲线及自相关算法来确定时延时间。使用4阵元菱形传感器阵列的方法来进行信号的测量，并使用基于多样本的互相关一移位一叠加一相关时延算法来确定时延时间。 使用UHF方法来进行局放的定位具有抗干扰能力强，定位精确的优点。但目前刚刚起步，诸如在线检测中传感器的安装位置，变压器内部复杂结构的影响，定位算法的进一步优化等问题都需要解决。5 基于相控阵理论的变压器局部放电定位方法该方法是根据相控阵理论，采用一个N*N阵

55、元的平面相控阵天线作为接收信号用传感器。N*N个阵元对局部放电源的接收信号的空间相位差可表示成矩阵，对N*N个阵元接收信号的附加阵内相位差也可表示成矩阵。改变阵内相位矩阵，天线传感器方向图就按照=kdsin，=kdcossin对应的，方向扫描。同时通过近似连续改变平面阵的阵内水平和垂直相位差，就可以实现空间坐标上的电控扫描，获取空间上的目标信息。式中，为相邻阵元的阵内相位差，即相位延迟，分别为相控阵的仰角和方位角。将局部放电看作超高频和超声波的发射源，用检测超高频和超声波信号的相控阵构成平面传感器，以接收到的趟高频信号作为时间基准，进而得到同一方向的超声波传输时延，这样可先计算出局部放电点与传

56、感器的距离，然后根据相控阵扫描的方位角和仰角即可得出放电点的空间几何位置。西安交通大学对此方法进行了较深入的研究，采用l6xl6阵元的平面相控阵，对单个和多个局部源进行了定位，定位准确度达到r了=093°。虽此种方法然定位比较准确，但对传感器的分辨力和安装位置要求较高。传感器阵元数越多，其分辨力越强，但造价也就越昂贵，面积也越大，给安装带来一定的困难。同时相控阵天线需要与相面平行。如果不平行，则可能造成较大的误差。在现场的实际变压器中安装具有一定的困难。（正文各1级标题之间需要另新起一页！）（空1行）2×××××××

57、;（作为正文第2章标题，小2号黑体，加粗，居中，并留出上下间距为：段前0.5行，段后0.5行，2倍行距）×××××××××（小4号宋体，1.5倍行距）××××××××××××××××××××××××××××××

58、×××××表1 ×××××××试验号温度/0C摩尔比1）催化剂2）/g反应时间/h产量/kg12 1）2）注：1正文中表格与插图的字体一律用5号宋体；2. 引用参考文献的内容请予以注明； 3正文各页的格式请以此页为标准复制。（空1行）结论（小2号黑体，加粗，居中，并留出上下间距为：段前0.5行，段后0.5行，2倍行距）（空1行）×××××××××（小4号宋体，1.5倍行距）×&

59、#215;×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××（空1行）参考文献（用小2号黑体，加粗，居中，并留出上下间距为：段前0.5行，段后0.5行，2倍行距）（空1行）(小4号宋体，