变压器长期运行过程中，受到电场、热应力、机械振动以及绝缘材料老化等因素影响，内部绝缘性能可能逐渐下降。当绝缘系统出现局部缺陷时，可能产生局部放电（Partial Discharge，简称PD）。如果不能及时发现，局部放电可能进一步发展，最终引发绝缘击穿故障。
如何在不影响变压器正常运行的情况下，及时发现局部放电信号，并判断放电可能发生的位置，是电力设备状态监测和绝缘诊断的重要研究方向。
暂态地电压（Transient Earth Voltage，简称TEV）检测技术，为变压器局部放电检测提供了一种新的技术思路。该方法通过检测设备外壳表面的瞬态电压信号，实现局部放电的识别，并结合多个传感器采集的信号到达时间差，对放电源位置进行判断。
一、什么是TEV局部放电检测技术？
TEV，即暂态地电压，是一种与局部放电伴随的瞬态电压信号。
当变压器内部发生局部放电时，放电过程会产生高频电磁波。电磁波在设备内部传播，并在金属外壳表面感应出瞬态电压信号。这些信号可以通过安装在设备外壳上的TEV传感器进行检测。
与需要在设备内部安装传感器的检测方式相比，TEV传感器具有外部安装的特点，在满足安装条件的情况下，可以减少对原有设备结构的改动，也有利于老旧变压器的改造和监测。
TEV检测技术的主要特点包括：
- 非侵入式检测： 传感器可以安装在变压器金属外壳表面，通常不需要进入设备内部。
- 适合状态监测： 可结合在线监测装置，对设备运行期间的局部放电信号进行采集。
- 高频瞬态信号检测： 能够捕捉局部放电产生的瞬态电压信号。
- 具备定位研究基础： 通过多个传感器之间的信号到达时间差，可以进一步研究放电源位置。
二、TEV技术能否检测变压器内部油中局部放电？
变压器内部局部放电的检测难点之一，是放电信号需要经过绝缘油、内部结构以及金属外壳等介质和结构才能被外部传感器捕捉。
针对这一问题，相关试验采用变压器要素模型开展油中局部放电检测。
试验设计了两种典型缺陷模型：
电线表面异物模型：在纸包扁平导线上缠绕铜线，模拟导线表面存在异物的情况。
匝间模型：将两根纸包扁平导线相对布置，模拟绕组匝间绝缘缺陷。
试验将模型放置在充有绝缘油的试验箱内，通过施加交流电压产生局部放电，同时利用耦合电容测量放电电荷量，并使用TEV传感器及检测装置采集信号。
试验结果表明，两种缺陷模型均检测到了局部放电信号，放电电荷量约为200pC。
这一结果说明，采用TEV检测方法，在该变压器要素模型试验条件下，能够检测到数百皮库仑量级的油中局部放电信号，为油浸式变压器的局部放电预警监测提供了试验依据。
三、TEV传感器如何实现局部放电位置定位？
除了检测局部放电信号，如何进一步判断放电源的位置，也是变压器绝缘诊断需要解决的问题。
TEV定位技术主要利用多个传感器接收到同一放电脉冲时产生的时间差进行分析。
当变压器内部某一位置发生局部放电时，电磁信号会沿不同路径传播。由于各个传感器与放电源之间的距离不同，接收到信号的时间也会存在差异。
通过比较多个TEV传感器的信号到达时间，结合设备外壳结构和信号传播路径，可以计算放电源的可能位置。
为验证这一原理，试验采用静电放电（ESD）枪产生单个脉冲信号，并在变压器油箱不同位置布置TEV传感器，记录各传感器接收到的信号波形。
试验重点研究了六种不同条件下的信号传播路径，包括：
- 油箱内侧TEV信号传播路径。
- 油箱壁面电流传播速度。
- 油箱外侧TEV信号传播路径。
- 油箱内外侧信号传播路径。
- 油箱开孔对信号传播的影响。
- 局部放电位置标定验证。
试验发现，油箱内侧传感器可以通过较短路径接收到电磁信号，而外侧传感器接收到的信号可能需要经过油箱边角或开孔区域，再沿金属壁面传播。
这意味着，TEV传感器的安装位置会直接影响信号采集效果。对于外置式TEV传感器，应结合油箱结构、开孔位置及电磁信号可能的传播路径合理布置。
四、TEV局部放电定位试验结果
在位置标定试验中，通过四个TEV传感器采集信号，并根据不同传感器之间的信号到达时间差计算放电源位置。
试验给出了实际预设位置与计算位置的对比：
| 坐标 | 预设位置 | 标定结果 |
| X | 650mm | 700mm |
| Y | 450mm | 541mm |
| Z | 1125mm | 1036mm |
从试验数据来看，计算得到的位置与预设位置比较接近，说明基于TEV信号到达时间差进行放电源定位具有可行性。
此外，在进一步考虑铁心和绕组结构的模型试验中，定位结果集中在绕组上部区域，与相关模型的预期放电位置基本一致。
需要注意的是，TEV信号传播路径会受到设备结构、传感器安装位置以及电磁传播条件的影响。因此，实际工程应用中，还需要结合设备结构和现场噪声环境进行分析，不能仅依靠单一传感器的检测结果判断故障位置。
五、TEV与其他局部放电检测技术如何配合？
目前，电力设备局部放电检测主要包括暂态地电压（TEV）、超声波（AE）、特高频（UHF）以及高频电流（HFCT）等方法。
不同检测技术的信号来源和适用场景有所区别。
TEV检测： 通过检测金属外壳表面的瞬态电压信号，适用于具备相应传播条件的设备外部检测。
超声波检测： 通过采集局部放电产生的声学信号，辅助判断放电活动及其位置。
特高频检测： 通过采集局部放电产生的高频电磁信号，常用于GIS等电力设备的局部放电检测。
HFCT检测： 通过检测接地线或特定回路中的高频电流脉冲，获取局部放电活动信息。
在实际应用中，应根据设备类型、绝缘结构、安装条件及现场干扰情况选择合适的检测方法。对于部分复杂设备，也可以采用多种检测技术配合，提高异常识别和故障诊断的可靠性。
六、变压器局部放电在线监测的发展方向
随着电力设备状态检修和智能运维的发展，局部放电监测正在从传统的定期检测逐步向持续状态监测发展。
通过在设备上配置适合的局部放电传感器，结合数据采集装置、通信系统和后台分析平台，可以实现放电信号的持续采集、异常趋势分析和告警管理。
珠海华网科技长期专注于电力设备局部放电检测与在线监测技术，提供TEV、超声波、特高频及高频电流等多种检测方案，可根据开关柜、环网柜、GIS及其他电力设备的实际结构和监测需求，配置相应的传感器与监测系统。
对于变压器等复杂设备，局部放电监测方案还需要综合考虑内部绝缘结构、信号传播路径、传感器布置及现场干扰等因素，合理选择检测技术。
七、总结
TEV暂态地电压检测技术为变压器局部放电检测提供了一种外置式检测思路。
通过变压器要素模型试验，可以检测到约200pC的油中局部放电信号；通过ESD脉冲试验，可以研究TEV信号在油箱内外的传播路径，并利用多个传感器的信号到达时间差开展放电源位置标定。
这项技术对于变压器绝缘状态监测、局部放电预警以及故障诊断具有一定参考价值。
随着在线监测技术不断发展，TEV与超声波、UHF、HFCT等检测方法的合理配合，将为电力设备绝缘状态评估和智能运维提供更多技术选择。
