一、局部放電嚴(yán)重程度判別
    有關(guān)局部放電的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程中對(duì)局部放電的描述參數(shù)是局部放電量q(視在放電量)、放電相位和每個(gè)周波的放電次數(shù)n。人們習(xí)慣于根據(jù)這些參數(shù)來(lái)判斷局部放電的嚴(yán)重程度，尤其是局部放電量。在GIS局部放電特高頻在線檢測(cè)技術(shù)中，人們也期望得到有關(guān)放電量的數(shù)據(jù)。然而，就特高頻傳感而言，檢測(cè)信號(hào)的大小不僅與局部放電的真實(shí)放電量有關(guān)，還與放電源的類(lèi)型和形狀、特高頻信號(hào)的傳播路徑等因素有關(guān)，因此，簡(jiǎn)單的對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)的大小進(jìn)行防電量標(biāo)定是無(wú)意義的。
    目前，對(duì)特高頻傳感下GIS局部放電的標(biāo)定及嚴(yán)重程度的判斷仍沒(méi)有成熟的方法和規(guī)程，有待于進(jìn)一步研究。以下是可能的途徑：(1)建立基于放電信號(hào)幅值測(cè)量、放電定位和放電類(lèi)型判別的綜合判斷方法；(2)根據(jù)局部放電發(fā)展的歷史數(shù)據(jù)和趨勢(shì)進(jìn)行判斷。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，需要積累大量的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。這方面有待于進(jìn)一步的工作。
    二、故障信號(hào)特征(相位、頻譜等特征)
    以發(fā)電機(jī)為例，當(dāng)采用端部(便攜式)電容傳感器進(jìn)行局放測(cè)量時(shí)，對(duì)于正常的發(fā)電機(jī)，測(cè)試數(shù)據(jù)一般為10～20mV；而有故障的發(fā)電機(jī)為50～500mV。通常6kV以上的發(fā)電機(jī)其局部放電量超過(guò)100pC，甚至可以達(dá)到1000000pC；內(nèi)部放電脈沖的持續(xù)時(shí)間很短，只有幾個(gè)納秒(ns)；故障放電脈沖頻譜從幾kHz到1GHz；通常出現(xiàn)在外施電壓的0°～90°，180°～270°，脈沖幅值中心分別為45°和225°。如果放電發(fā)生在兩相繞組或線圈之間，則可能產(chǎn)生30°的相移。內(nèi)部放電正負(fù)放電脈沖次數(shù)和幅值基本相同，正負(fù)半周對(duì)稱(chēng)性好；槽放電正放電脈沖比負(fù)放電脈沖次數(shù)多幅值大，均為負(fù)放電脈沖的2倍以上；端部放電正負(fù)放電脈沖極不對(duì)稱(chēng)，正放電脈沖幅值大、數(shù)量少，負(fù)放電脈沖幅值小、數(shù)量多； 斷股電弧放電幅值高(放電強(qiáng)烈)，但電弧放電不存在固定的間隙，無(wú)固定的放電相位(外施電壓為交流電壓)，重復(fù)性差，且受負(fù)荷的影響。電弧放電與前三類(lèi)故障放電相比有較大差異，一般采用頻域識(shí)別。通過(guò)對(duì)大型發(fā)電機(jī)(600MW～850MW)繞組傳輸特性的分析，得出了監(jiān)測(cè)電弧信號(hào)的諧振頻率為1MHz數(shù)量級(jí)，在線監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明，RFCT(Radio Frequency Current Transformer)監(jiān)測(cè)斷股電弧放電讀數(shù)受負(fù)載變化的影響，但對(duì)無(wú)斷股電弧發(fā)電機(jī)(600MVA～850MVA)電壓表讀數(shù)在300μV以下；如果電壓表讀數(shù)上升到500μV～1000μV表示電機(jī)中有低水平斷股電弧放電；若讀數(shù)在3000μV以上表示發(fā)生多股線斷股放電故障。故障放電的特征也可以用φ-q-n三維譜圖表示。三維譜圖可以更形象、直觀地表示放電特征(放電幅值、相位、重復(fù)率三者之間的關(guān)系) 。
    三、局放超聲波信號(hào)的頻譜分析
    變壓器的局放超聲信號(hào)的頻譜分布很廣，且各頻率的超聲信號(hào)所占的分量也各不相同；超聲波在線檢測(cè)中的噪聲主要有勵(lì)磁噪聲、散熱器風(fēng)扇和油循環(huán)油泵噪聲、磁滯噪聲等。這些噪聲的強(qiáng)度超過(guò)局放超聲信號(hào)。因此，要有效的檢測(cè)局部放電超聲信號(hào)，就應(yīng)對(duì)局放超聲波信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，以了解噪聲與超聲波信號(hào)的特征。
    1．噪聲頻譜分析
    根據(jù)某500kV開(kāi)關(guān)站變壓器的噪聲頻譜分析結(jié)果，變壓器兩側(cè)面的最強(qiáng)噪聲頻率為1.5kHz，強(qiáng)度較次的噪聲頻率為4.68kHz；散熱器側(cè)的噪聲強(qiáng)度高與非散熱器側(cè)，兩側(cè)面的噪聲頻率均低于15kHz范圍內(nèi)，屬于低頻可聽(tīng)噪聲。變壓器鐵芯磁噪聲頻率分布在10--65kHz范圍內(nèi)。用截止頻率為70 kHz的高通濾波器對(duì)這種低頻噪聲進(jìn)行濾波，濾波后的噪聲強(qiáng)度已相當(dāng)弱。經(jīng)濾波后的噪聲頻率分布范圍很寬，且各種頻率噪聲的頻譜幅值基本相當(dāng)，類(lèi)似于白噪聲頻譜。對(duì)其他電壓等級(jí)變壓器的噪聲頻譜分布于上述500kV變壓器大致相同，即分布在低于65kHz頻率范圍內(nèi)。
    2．變壓器局部放電超聲波信號(hào)頻譜分析
    由于局部放電以及其產(chǎn)生的超聲波信號(hào)都具有一定程度的隨機(jī)性，使得每次局部放電超聲波信號(hào)的頻譜都有所不同，主要表現(xiàn)為頻譜峰值頻率的變化；但整個(gè)局部放電超聲波信號(hào)的頻率分布范圍卻變化不大。局放產(chǎn)生的超聲波，從聲學(xué)角度上分析有兩類(lèi)。其一是氣泡或氣隙放電，由于氣泡的尺度為幾個(gè)微米至幾百個(gè)微米，其擊穿時(shí)聲發(fā)射頻率可從幾kHz至幾百kHz。另一類(lèi)是介質(zhì)在高場(chǎng)強(qiáng)下游離擊穿，其聲發(fā)射的頻譜將更寬、聲譜將更高。第二類(lèi)放電特征是間斷、大脈沖，如針對(duì)板放電。通過(guò)模擬局放的針、板放電試驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)超聲波頻譜有一定的隨機(jī)統(tǒng)計(jì)規(guī)律。頻譜能量大都集中在50kHz～300kHz頻段。
    綜上所述，變壓器的噪聲頻率分布在低于65 kHz的范圍內(nèi)，局放超聲信號(hào)的頻率分布于擾動(dòng)噪聲頻率分布有明顯差別。
    實(shí)驗(yàn)和理論分析表明，傳播媒質(zhì)對(duì)超聲吸收系數(shù)隨頻率的平方增長(zhǎng)，即頻率越高，吸收系數(shù)越大，聲波在傳播途中的衰減越厲害。因此系統(tǒng)必須利用低頻段的超聲信號(hào)，以保證系統(tǒng)具有較高的檢測(cè)靈敏度，但又要盡量避開(kāi)變壓器鐵芯自身振動(dòng)、噪聲等干擾(小于60kHz)和其他電磁噪聲干擾。故超聲定位系統(tǒng)通帶取70kHz～180kHz頻段較為合理。
    3．聲壓幅度與放電量的關(guān)系
    當(dāng)放電量較大時(shí)，聲壓幅度正比與放電量，可認(rèn)為是線性規(guī)律。因此，根據(jù)檢測(cè)到的超聲信號(hào)幅值變化，可估計(jì)局放的大小和絕緣劣化進(jìn)程。
    電力變壓器內(nèi)絕緣結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，但經(jīng)由浸泡后的絕緣介質(zhì)與變壓器有的聲阻抗十分相近，它們構(gòu)成許多間隙聲信道。當(dāng)變壓器油中或較外圍的電力變壓器局部放電故障時(shí)，其聲信號(hào)總能較強(qiáng)的傳輸?shù)接拖渫鈿ゑ詈狭己玫膫鞲衅魃稀＿@使得絕大多數(shù)局放超聲信號(hào)能被檢測(cè)到，只有發(fā)生在繞組內(nèi)部的較小的局放(數(shù)百PC)，因繞組的衰減而難以檢測(cè)到。
    四、局部放電檢測(cè)分析
    在對(duì)電力設(shè)備的局部放電檢測(cè)中，對(duì)充油設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)，首先要對(duì)充油設(shè)備進(jìn)行油中溶解氣體的色譜分析，色譜分析法是檢測(cè)絕緣材料在局部放電作用下發(fā)生分解產(chǎn)生的各種生成物，可以通過(guò)測(cè)定這些生成物的組成與濃度，來(lái)表征局部放電的程度。著重檢測(cè)乙炔氣體的含量，因?yàn)樵跍囟雀哂?000℃時(shí)，例如在電弧弧道溫度的作用下，油裂解產(chǎn)生的氣體中含有較多的乙炔。當(dāng)乙炔氣體含量超過(guò)5ppm時(shí)，應(yīng)引起注意，并結(jié)合產(chǎn)氣速率來(lái)判斷有無(wú)內(nèi)部故障。當(dāng)乙炔含量超過(guò)應(yīng)注意值時(shí)，并烴類(lèi)氣體總的產(chǎn)氣速率在0.25ml/h(開(kāi)放式)和0.5ml/h(密封式)或相對(duì)產(chǎn)氣速率大于10%/月可判斷為設(shè)備內(nèi)部存在異常(總烴含量低的設(shè)備不宜采用相對(duì)產(chǎn)氣速率進(jìn)行判斷)。
    當(dāng)判斷變壓器內(nèi)部可能存在潛伏性故障時(shí)，變壓器等設(shè)備涉及產(chǎn)氣的內(nèi)部故障一般可分為過(guò)熱和放電。過(guò)熱按溫度高低分為低溫、中溫和高溫過(guò)熱3種，此類(lèi)故障的特征氣體主要是CH₄與C₂H₄，一般二者之和常占總烴的80%以上，并隨著故障點(diǎn)溫度的升高，CH₄、C₂H₄和H₂的比例依次增大；放電又可分為局部放電、火花放電和高能量放電3種類(lèi)型，此類(lèi)故障的特征氣體主要是C₂H₂和H₂，其次是C₂H₄和CH₄；另外，變壓器內(nèi)部進(jìn)水受潮也是一種內(nèi)部潛伏性故障，它的特征是H₂含量單純較高。對(duì)于局部放電、低能量或高能量放電以及熱故障可以簡(jiǎn)單的用表1-1來(lái)解釋。

 油中溶解氣體色譜分析法對(duì)變壓器內(nèi)部早期故障的診斷是靈敏的，能盡早發(fā)現(xiàn)充油電氣設(shè)備內(nèi)部存在的潛伏性故障。但它在故障的診斷上也有不足之處，例如對(duì)故障的準(zhǔn)確部位無(wú)法確定；對(duì)涉及具有同一氣體特征的不同故障類(lèi)型(如局部放電與進(jìn)水受潮)的故障易于誤判。因此，在判斷故障時(shí)，必須結(jié)合電氣試驗(yàn)、油質(zhì)分析以及設(shè)備運(yùn)行、檢修等情況進(jìn)行綜合分析，采用放電波形、油中溶解氣體分析、介質(zhì)中的功率損耗tgδ、在線監(jiān)測(cè)法(包括總烴的產(chǎn)生速率)、多端子測(cè)量局部放電及其圖形比較法、超聲波探測(cè)和定位法進(jìn)行綜合的判斷。