摘要
变压器是电力系统中应用最广泛的大型设备，其绝缘结构主要由油、纸及固体绝缘材料组成。局部放电（Partial Discharge, PD）是绝缘劣化的早期信号，及早监测能够有效避免事故。与传统脉冲电流法相比，特高频（UHF）局放监测技术具有监测频率高、抗干扰能力强的优势，特别适合于变压器的在线监测。本文通过构建五种典型放电模型，并利用UHF传感器测量其放电谱特征，总结了不同放电类型的规律，为后续的局放模式识别与变压器故障诊断提供了科学依据。
一、研究背景
变压器是电力系统的“心脏”，其运行可靠性直接关系到供电安全。研究表明，局部放电是导致变压器绝缘击穿的主要因素。目前，IEC 60270 标准的脉冲电流法仍被广泛应用，但该方法存在抗干扰能力差的问题。相比之下，UHF监测能够直接捕捉放电产生的电磁波信号，具有高灵敏度、无电气连接、在线实时监测等优势，因此被认为是未来趋势。
二、典型放电模型与实验电路
2.1 五种典型放电模型
根据油纸绝缘结构设计了五类放电模型：
- 内部气隙放电（Internal Air Gap Discharge）
- 表面放电（Surface Discharge）
- 悬浮部件放电（Floating Part Discharge）
- 针-板间隙放电（Point-to-Plane Discharge）
- 楔形放电（Wedge Discharge）
2.2 实验电路
实验在局放屏蔽室内进行，UHF传感器将放电产生的高频电磁波信号转换成电信号，经同轴电缆传输至测试系统。
三、试验结果与分析
3.1 内部气隙放电
放电主要发生在电压绝对值增加的区域，电压越高，放电强度越大，但相位特征变化不明显。
3.2 表面放电
表现为典型矩形分布，大部分放电出现在电压峰值附近。
3.3 悬浮部件放电
放电相位分布极宽，随着电压增加，负半周放电强度明显高于正半周。
3.4 针-板放电
存在明显的极性效应：正半周放电次数与幅值均显著低于负半周。
3.5 楔形放电
放电起始电压较高，放电主要集中在电压峰值附近，但强度低于表面放电。
四、结论与展望
- UHF监测优点：无需与设备电气连接，具备高精度与强抗干扰能力，适合在线监测。
- 放电特征总结：
- 内部气隙：放电集中在电压上升区
- 表面与楔形：多出现在电压峰值附近
- 悬浮部件：放电相位分布宽，负半周更强
- 针-板：极性效应显著
这为变压器局放模式识别与故障诊断提供了重要参考，也为电网设备的数字化、智能化运维奠定了技术基础。
