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)、放電相位和每個周波的放電次數(shù)n。人們習(xí)慣于根據(jù)這些參數(shù)來判斷局部放電的嚴(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，檢測信號的大小不僅與局部放電的真實放電量有關(guān)，還與放電源的類型和形狀、特高頻信號的傳播路徑等因素有關(guān)，因此，簡單的對監(jiān)測信號的大小進行防電量標(biāo)定是無意義的。
    目前，對特高頻傳感下GIS局部放電的標(biāo)定及嚴(yán)重程度的判斷仍沒有成熟的方法和規(guī)程，有待于進一步研究。以下是可能的途徑：(1)建立基于放電信號幅值測量、放電定位和放電類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)和趨勢進行判斷。為了實現(xiàn)這些目標(biāo)，需要積累大量的實驗室試驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)場數(shù)據(jù)。這方面有待于進一步的工作。
    二、故障信號特征(相位、頻譜等特征)
    以發(fā)電機為例，當(dāng)采用端部(便攜式)電容傳感器進行局放測量時，對于正常的發(fā)電機，測試數(shù)據(jù)一般為10～20mV；而有故障的發(fā)電機為50～500mV。通常6kV以上的發(fā)電機其局部放電量超過100pC，甚至可以達(dá)到1000000pC；內(nèi)部放電脈沖的持續(xù)時間很短，只有幾個納秒(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)半周對稱性好；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)放電脈沖極不對稱，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(放電強烈)，但電弧放電不存在固定的間隙，無固定的放電相位(外施電壓為交流電壓)，重復(fù)性差，且受負(fù)荷的影響。電弧放電與前三類故障放電相比有較大差異，一般采用頻域識別。通過對大型發(fā)電機(600MW～850MW)繞組傳輸特性的分析，得出了監(jiān)測電弧信號的諧振頻率為1MHz數(shù)量級，在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析表明，RFCT(Radio Frequency Current Transformer)監(jiān)測斷股電弧放電讀數(shù)受負(fù)載變化的影響，但對無斷股電弧發(fā)電機(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、局放超聲波信號的頻譜分析
    變壓器的局放超聲信號的頻譜分布很廣，且各頻率的超聲信號所占的分量也各不相同；超聲波在線檢測中的噪聲主要有勵磁噪聲、散熱器風(fēng)扇和油循環(huán)油泵噪聲、磁滯噪聲等。這些噪聲的強度超過局放超聲信號。因此，要有效的檢測局部放電超聲信號，就應(yīng)對局放超聲波信號進行頻譜分析，以了解噪聲與超聲波信號的特征。
    1．噪聲頻譜分析
    根據(jù)某500kV開關(guān)站變壓器的噪聲頻譜分析結(jié)果，變壓器兩側(cè)面的最強噪聲頻率為1.5kHz，強度較次的噪聲頻率為4.68kHz；散熱器側(cè)的噪聲強度高與非散熱器側(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的高通濾波器對這種低頻噪聲進行濾波，濾波后的噪聲強度已相當(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)，類似于白噪聲頻譜。對其他電壓等級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頻譜分析
    由于局部放電以及其產(chǎn)生的超聲波信號都具有一定程度的隨機性，使得每次局部放電超聲波信號的頻譜都有所不同，主要表現(xiàn)為頻譜峰值頻率的變化；但整個局部放電超聲波信號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。其一是氣泡或氣隙放電，由于氣泡的尺度為幾個微米至幾百個微米，其擊穿時聲發(fā)射頻率可從幾kHz至幾百kHz。另一類是介質(zhì)在高場強下游離擊穿，其聲發(fā)射的頻譜將更寬、聲譜將更高。第二類放電特征是間斷、大脈沖，如針對板放電。通過模擬局放的針、板放電試驗，可以發(fā)現(xiàn)超聲波頻譜有一定的隨機統(tǒng)計規(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)，局放超聲信號的頻率分布于擾動噪聲頻率分布有明顯差別。
    實驗和理論分析表明，傳播媒質(zhì)對超聲吸收系數(shù)隨頻率的平方增長，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，以保證系統(tǒng)具有較高的檢測靈敏度，但又要盡量避開變壓器鐵芯自身振動、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，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)檢測到的超聲信號幅值變化，可估計局放的大小和絕緣劣化進程。
    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，其聲信號總能較強的傳輸?shù)接拖渫鈿ゑ詈狭己玫膫鞲衅魃?。這使得絕大多數(shù)局放超聲信號能被檢測到，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到。
    四、局部放電檢測分析
    在對電力設(shè)備的局部放電檢測中，對充油設(shè)備進行試驗檢測時，首先要對充油設(shè)備進行油中溶解氣體的色譜分析，色譜分析法是檢測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，可以通過測定這些生成物的組成與濃度，來表征局部放電的程度。著重檢測乙炔氣體的含量，因為在溫度高于1000℃時，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5ppm時，應(yīng)引起注意，并結(jié)合產(chǎn)氣速率來判斷有無內(nèi)部故障。當(dāng)乙炔含量超過應(yīng)注意值時，并烴類氣體總的產(chǎn)氣速率在0.25ml/h(開放式)和0.5ml/h(密封式)或相對產(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)備不宜采用相對產(chǎn)氣速率進行判斷)。
    當(dāng)判斷變壓器內(nèi)部可能存在潛伏性故障時，變壓器等設(shè)備涉及產(chǎn)氣的內(nèi)部故障一般可分為過熱和放電。過熱按溫度高低分為低溫、中溫和高溫過熱3種，此類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種類型，此類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。對于局部放電、低能量或高能量放電以及熱故障可以簡單的用表1-1來解釋。

 油中溶解氣體色譜分析法對變壓器內(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，例如對故障的準(zhǔn)確部位無法確定；對涉及具有同一氣體特征的不同故障類型(如局部放電與進水受潮)的故障易于誤判。因此，在判斷故障時，必須結(jié)合電氣試驗、油質(zhì)分析以及設(shè)備運行、檢修等情況進行綜合分析，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)測法(包括總烴的產(chǎn)生速率)、多端子測量局部放電及其圖形比較法、超聲波探測和定位法進行綜合的判斷。