局部放電檢測法主要分電測法與非電測法。電測法主要包括脈沖電流法、無線電干擾法、超高頻法、介質(zhì)損耗分析法等方法，由于介質(zhì)損耗分析法靈敏度低而沒能得到廣泛應用，在變壓器局部放電監(jiān)測中脈沖電流法與超高頻法具有良好的應用效果。非電測法主要包括光測法、聲測法、紅外熱測法等方法。非電量法靈敏度一般較低，可以定性而無法定量分析，因此，實際應用中通常采用電測法。下面主要介紹脈沖電流法和超高頻法。
①脈沖電流檢測法
脈沖電流檢測法是研究最早、使用最廣泛的一種方法，國際電工委員會（IEC）專門為該方法制定了檢測標準（IEC-60270）。該方法通過檢測阻抗、檢測變壓器套管的末屏接地線、鐵心接地線、外殼接地線及繞組中性點接地線上由于局部放電引起的脈沖電流，得到局部放電視在放電量等特征量。脈沖電流檢測法所用的傳感器一般是羅氏線圈制成，與變壓器只有磁耦合，沒有電氣連接。該方法的基本測試回路分直測法和平衡法兩種，直測法常遇到各種干擾，特別是在現(xiàn)場環(huán)境下，測試靈敏度會受到嚴重影響。而平衡法具有抑制共模干擾的優(yōu)良性能，得到廣泛采用。平衡法測試回路有西林電橋、差分電橋以及雙電橋等方式。目前西林電橋干擾抑制比可達到幾十，差分法可達到數(shù)百甚至上千，但平衡法一般比直測法的靈敏度低。脈沖電流檢測法應用廣泛，目前市場上大部分電類局部放電測試儀均采用直測法回路，如瑞士Haefely公司的TE571局部放電測試儀、JFD-2局部放電測試儀等。2003年湖北省電力試驗研究院曾對三峽工程左岸電站2號TWUM-840MVA/550kV變壓器進行了現(xiàn)場局部放電離線檢測，檢測時最小背景干擾3.5pC，最小檢測量33.5pC。
②超高頻檢測法
超高頻檢測法(Ultra-High Frequency，UHF)是在20世紀80年代提出的。該方法檢測局部放電產(chǎn)生的電磁波信號，可分為超高頻窄帶檢測和寬帶檢測，窄帶中心頻率在500MHz以上，帶寬十幾MHz或幾十MHz，寬帶帶寬可達幾GHz。通常所說的超高頻檢測技術就是指超高頻超寬頻帶檢測，它有噪聲抑制比高、包含信息多等優(yōu)點，所使用的傳感器主要是微帶天線傳感器。微帶天線傳感器已經(jīng)應用于大型電力變壓器、全封閉組合電器、電力電纜等設備的局部放電檢測中。局部放電輻射的電磁波的頻譜特征與放電源的幾何形狀及放電間隙的絕緣強度有很大關系。如果放電間隙較小或放電間隙絕緣強度較高，則放電過程的時間比較短，電流脈沖陡度就會比較大，輻射高頻電磁波的能力就會比較強；上述理論非常適應于變壓器油中局部放電脈沖，因此，這類放電脈沖能輻射上升沿到1-2ns、頻率達數(shù)GHz的高頻電磁波。
局部放電超高頻測量的中心頻率一般在數(shù)百MHz、帶寬為幾十MHz。在超高頻范圍內(nèi)(300-3000MHz)測量局部放電的電磁波信號，通常不會受到外部電暈等脈沖干擾(一般小于150MHz)的影響，從而可以有效提高測量系統(tǒng)的信噪比。高靈敏度傳感器設計是局部放電超高頻監(jiān)測關鍵技術之一，超高頻天線普遍被用于局部放電的超高頻監(jiān)測，經(jīng)過實驗室和實踐應用的證明，經(jīng)過優(yōu)化設計可獲得較高的靈敏度。
在變壓器局部放電超高頻檢測系統(tǒng)中，超高頻天線是最重要的部分，為了能夠有效接收局部放電脈沖發(fā)射的電磁波，一般遵循以下原則設計超高頻天線：
1)天線的結(jié)構(gòu)尺寸要適合安裝在變壓器箱體上，以滿足現(xiàn)場檢測要求；
2)選擇有效的檢測頻帶，該頻帶要高于背景噪聲頻帶，從而保證檢測靈敏度；
3)為了能找到最優(yōu)的檢測局部放電脈沖的頻帶，天線中心頻帶應可以調(diào)節(jié)；
4)天線具有寬頻帶，由于檢測帶寬和檢測到的局部放電脈沖的能量幾乎成正比關系，因此，寬頻帶的天線對于檢測局部放電脈沖十分有利。并且，局部放電脈沖的能量隨其發(fā)生的位置不同和傳播路徑不同會產(chǎn)生很大變化，這就要求天線也要具有寬頻帶特性。
目前，用UHF法檢測局部放電信號的超高頻天線一般分為內(nèi)置和外置兩大類。內(nèi)置式超高頻天線通常有圓盤天線、錐形天線、探針式天線、偶極子天線等，外置超高頻天線通常有屏蔽諧振環(huán)式天線、雙臂阿基米德螺旋天線等。已有研究表明：內(nèi)置天線靈敏度高、抗干擾能力強，在實驗室應用中得到比較深入的研究，但對于變壓器來講，要求內(nèi)置天線體積小，便于安裝，不會對內(nèi)部電場產(chǎn)生較大畸變；外置天線不會影響變壓器內(nèi)部電場，安裝也方便。
國內(nèi)用UHF法檢測變壓器局部放電信號的傳感器主要為雙臂阿基米德螺旋天線。雙臂阿基米德螺旋天線可以近似地看作是非變頻天線，在500M-1500M帶寬上可以實現(xiàn)高增益，但放油閥的尺寸會影響到天線的安裝，縮小尺寸又會影響天線的性能。雙臂阿基米德螺旋天線的外形結(jié)構(gòu)和天線靈敏度分別如圖(a)和(b)所示。圖(a)所示的雙臂阿基米德螺旋天線的直徑是20.5cm，采用對稱饋電。天線的輸出阻抗是188.5Ω，需要應用阻抗變換器來實現(xiàn)和50Ω同軸電纜的匹配。另外，由于天線雙臂電荷分布不完全對稱，致使天線的方向圖會發(fā)生傾斜，當要求天線接收信號具有一定方向性時，需要在天線一側(cè)加反射腔，反射腔直徑的大小會影響到天線的增益和方向圖，這將增加阿基米德螺旋天線設計的復雜度。
雙臂阿基米德螺旋天線外形結(jié)構(gòu)及靈敏度圖
綜上所述，電測法可以完成定量檢測，靈敏度更高；非電測法很難定量測量，靈敏度較低，實際應用時多以電測法為主、非電測法為輔。電測法中由于脈沖電流法具有檢測靈敏度很高、容易校準放電量、采用高頻檢測阻抗還能準確再現(xiàn)局部放電脈沖波形等優(yōu)點，在局部放電機理的研究、實驗室離線測試中占有主導地位，但該方法易受外電路的電磁干擾，在現(xiàn)場環(huán)境的應用并不多。超高頻檢測法作為新型局部放電檢測方法，具有頻帶高、靈敏度好、抗電磁干擾能力強等優(yōu)點，被認為是最有潛力的局部放電在線檢測方法，成為研究重點。當前聲測法和高頻法、超高頻法并存，但從監(jiān)測效果和發(fā)展趨勢看，高頻法、超高頻法具有巨大發(fā)展優(yōu)勢，即抗干擾能力強、能夠?qū)植糠烹娫催M行定位、可以區(qū)分不同的缺陷類型、可以進行長期現(xiàn)場監(jiān)測、靈敏度較高等。但超高頻法存在的一些問題有待研究和解決，主要包括：缺陷模型的建立、缺陷位置的確定、局部放電強度的校準、超高頻法檢測傳感器的選擇、信號處理與模式識別等。
關注微信公眾號