高電壓技術(shù)—局部放電測(cè)試

導(dǎo)言局部放電測(cè)試局部放電是指設(shè)備絕緣系統(tǒng)中有部分絕緣被擊穿的電氣放電現(xiàn)象，是由絕緣局部區(qū)域內(nèi)的弱點(diǎn)所造成的。局部放電雖然不會(huì)立即形成貫穿性的導(dǎo)電通道，但它產(chǎn)生的物理和化學(xué)效應(yīng)卻會(huì)使缺陷進(jìn)一步擴(kuò)大，到達(dá)一定程度后，就會(huì)導(dǎo)致絕緣的擊穿和損壞。測(cè)定絕緣在不同電壓下的局部放電強(qiáng)度和變化趨勢(shì)就能預(yù)示絕緣的狀況及電老化速度?；驹?檢測(cè)方法2試驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)4實(shí)操演練6目錄CONTENTS試驗(yàn)接線3試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析判斷5局部放電測(cè)試一般了解局部放電產(chǎn)生的機(jī)理及相關(guān)參數(shù)目標(biāo)了解局部放電的概念及測(cè)量的目的一般了解局部放電產(chǎn)生的測(cè)量方法一般了解局部放電試驗(yàn)的干擾及消除措施一般了解局部放電試驗(yàn)結(jié)果的分析判斷局部放電測(cè)試01局部放電基本原理絕緣內(nèi)部氣隙局部放電的等值電路設(shè)在電介質(zhì)內(nèi)部g處存在一個(gè)氣隙（氣泡）Cg——?dú)庀兜碾娙軨b——與氣隙串聯(lián)的絕緣部分的電容Ca——其余完好絕緣部分的電容g——放電間隙，擊穿值等于g處氣隙發(fā)生火花放電

Z——相應(yīng)于氣隙放電脈沖頻率的電源阻抗一.局部放電基本原理局部放電時(shí)電壓電流變化曲線

在電源電壓的作用下，Cg上分到的電壓為：

虛線所示，當(dāng)達(dá)到氣隙的放電電壓時(shí)，氣隙內(nèi)發(fā)生火花放電，放電產(chǎn)生的空間電荷建立反電場(chǎng)，使其上的電壓急劇下降到剩余電壓時(shí)，火花熄滅，完成一次局部放電。一.局部放電基本原理局部放電時(shí)的電壓電流變化曲線隨著外加電壓的繼續(xù)上升，Cg重新獲得充電，當(dāng)ug又達(dá)到Us時(shí)，氣隙發(fā)生第二次放電，依此類推。氣隙每放電一次，其電壓瞬間下降，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)的局部放電電流脈沖，由于發(fā)生一次局部放電過程的時(shí)間很短，約為10-8s數(shù)量級(jí)，可以認(rèn)為是瞬時(shí)完成的，故放電脈沖電流表現(xiàn)為與時(shí)間軸垂直的一條直線。一.局部放電基本原理氣隙放電時(shí)，其放電電荷量為

因?yàn)?，所?/p>

qr為實(shí)際放電量，但因Cg、Cb等在實(shí)際中無法測(cè)定，因此qr很難測(cè)得。一.局部放電基本原理由于氣隙放電引起的電壓變動(dòng)將按反比分配在Ca和Cb上（因從氣隙兩端看，Ca和Cb串聯(lián)連接），因而Ca上的電壓變動(dòng)△Ua為

也就是說，當(dāng)氣隙放電時(shí)，被試品兩端的電壓會(huì)下降，這相當(dāng)于被試品放掉電荷

式中q為視在放電量，通常以它作為衡量局部放電強(qiáng)度的一個(gè)重要參數(shù)。一.局部放電基本原理通過上面兩個(gè)公式可得

由于，所以視在放電量q要比實(shí)際放電量qr小得多，但它們之間存在比例關(guān)系，因而q值可以相對(duì)地反映qr的大小。一.局部放電基本原理02局部放電檢測(cè)方法電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)將伴隨著出現(xiàn)許多外部現(xiàn)象，有些外部現(xiàn)象屬于電現(xiàn)象，如產(chǎn)生電流脈沖、引起介質(zhì)損耗增大、產(chǎn)生電磁波輻射等；有些屬于非電現(xiàn)象，如產(chǎn)生光、熱、噪聲、氣壓變化和分解物等?？梢岳眠@些現(xiàn)象對(duì)局部放電進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)被檢測(cè)量的性質(zhì)不同，局部放電的檢測(cè)方法可分為電氣檢測(cè)法和非電檢測(cè)法兩大類。二.局部放電檢測(cè)方法非電檢測(cè)法的靈敏度較低，多用于定性檢測(cè)，即只能判斷是否存在局部放電，而不能作定量的分析。目前應(yīng)用得比較廣泛和成功的是電氣檢測(cè)法，特別是測(cè)量絕緣內(nèi)部氣隙發(fā)生局部放電時(shí)的電脈沖，它不僅可以靈敏地檢出是否存在局部放電，還可判定放電強(qiáng)弱程度。非電檢測(cè)法電氣檢測(cè)法二.局部放電檢測(cè)方法213利用超聲波檢測(cè)技術(shù)來測(cè)定局部放電產(chǎn)生的超聲波，從而分析放電的位置和放電的程度。這種方法較簡(jiǎn)單，抗干擾性能好，但靈敏度較低超聲波法由于局部放電在放電點(diǎn)會(huì)發(fā)熱，當(dāng)故障較嚴(yán)重時(shí)，局部熱效應(yīng)明顯。既不靈敏又不能定量，因而很少在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量使用。熱檢測(cè)法利用光電倍增技術(shù)來測(cè)定局部放電產(chǎn)生的光。較適宜暴露在外表面的電暈放電和沿面放電的檢測(cè)光檢測(cè)法1非電檢測(cè)法4在局部放電作用下，有各種分解物或生成物出現(xiàn)，可以用色譜分析及光譜分析來確定分解物或生成物的成分和含量，從而判斷設(shè)備內(nèi)部隱藏的缺陷類型和強(qiáng)度測(cè)分解物法二.局部放電檢測(cè)方法213由于局部放電會(huì)產(chǎn)生頻譜很寬的脈沖信號(hào)（從幾千赫到幾十兆赫），所以可以利用無線電干擾儀測(cè)量局部放電的脈沖信號(hào)。靈敏度很高。無線電干擾測(cè)量法局部放電產(chǎn)生的電荷交換，使被試品兩端出現(xiàn)電壓脈動(dòng)，并在檢測(cè)回路中引起高頻脈沖電流。在回路中的檢測(cè)阻抗上就可取得代表局部放電的脈沖信號(hào)，從而進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量的是視在放電量。脈沖電流法由于局部放電伴隨著能量損耗，所以可以用電橋來測(cè)量被試品的介損值隨外施電壓的變化，由局部放電損耗變化來分析被試品的狀況。介質(zhì)損耗法2電氣檢測(cè)法二.局部放電檢測(cè)方法03局部放電試驗(yàn)接線a）試驗(yàn)電壓下，試品的工頻電容電流超出測(cè)量阻抗Zm允許值，或試品的接地部位固定接地時(shí)，可采用圖a試驗(yàn)回路，俗稱并聯(lián)法。b）試驗(yàn)電壓下，試品的工頻電容電流符合測(cè)量阻抗Zm允許值時(shí)，可采用圖b試驗(yàn)回路，俗稱串聯(lián)法。c）試驗(yàn)電壓下，圖a、b試驗(yàn)回路有過高的干擾信號(hào)時(shí)，可采用圖c試驗(yàn)回路，俗稱平衡法。三.局部放電試驗(yàn)接線局部放電測(cè)試儀局部放電接線圖三.局部放電試驗(yàn)接線1變壓器局部放電接線圖(a)單相勵(lì)磁基本原理接線；(b)三相勵(lì)磁基本原理接線；(c)在套管抽頭測(cè)量和校準(zhǔn)接線Cb—變壓器套管電容三.局部放電試驗(yàn)接線2互感器局部放電接線圖(a)電流互感器；(b)電壓互感器Ck—耦合電容器；C—鐵芯；Zm—測(cè)量阻抗；F—外殼；L1、L2—電流互感器一次繞組端子；K1、K2—電流互感器二次繞組端子；A、X—電壓互感器一次繞組端子；a、x—電壓互感器二次繞組端子;三.局部放電試驗(yàn)接線3套管局部放電接線圖Cb—套管電容；CS—雜散電容；L—電容末屏；Zm—測(cè)量阻抗備注：變壓器或電抗器套管局部放電試驗(yàn)時(shí)，其下部必須浸入一合適的油筒內(nèi)三.局部放電試驗(yàn)接線04試驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)1、校準(zhǔn)視在放電量接好整個(gè)試驗(yàn)回路，一般采用直接校準(zhǔn)法將已知電荷量注入試品兩端，記錄指示系統(tǒng)響應(yīng)值。2、測(cè)定背景噪聲水平測(cè)定并記錄所有測(cè)量電路上的背景噪聲水平，其值應(yīng)低于規(guī)定的視在放電量的50%，當(dāng)試品允許放電量較低(如小于10pC)時(shí)，則背景噪聲水平可以允許到試品允許放電量的100%?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，如以上條件達(dá)不到，可以允許有個(gè)別能分辨是干擾信號(hào)并且不影響測(cè)量讀數(shù)的脈沖，過濾掉無法清除的背景局部放電量后，開始讀取放電量。1試驗(yàn)步驟四.試驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)3、開始加壓，進(jìn)行局部放電試驗(yàn)1）變壓器a) 首先將試驗(yàn)電壓升到下進(jìn)行測(cè)量，保持5min；然后試驗(yàn)電壓升到U2，保持5min；b) 接著試驗(yàn)電壓升到U1，除另有規(guī)定，當(dāng)試驗(yàn)電壓頻率等于或小于2倍額定頻率時(shí)，全電壓下試驗(yàn)電壓時(shí)間為60s,當(dāng)試驗(yàn)電壓頻率大于2倍額定頻率時(shí)，全電壓下試驗(yàn)時(shí)間為,但不少于15s。；最后電壓降到U2下再進(jìn)行測(cè)量，保持30min/60min。當(dāng)在感應(yīng)耐壓試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行局部試驗(yàn)時(shí)，U1值即為感應(yīng)耐壓試驗(yàn)值。當(dāng)僅作為局部放電試驗(yàn)時(shí)，U1則為預(yù)加電壓。1試驗(yàn)步驟四.試驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)3、開始加壓，進(jìn)行局部放電試驗(yàn)1）變壓器c) 測(cè)量應(yīng)在所有分級(jí)絕緣繞組的線端進(jìn)行。對(duì)于自耦連接的一對(duì)較高電壓、較低電壓繞組的線端，也應(yīng)同時(shí)測(cè)量，并分別用校準(zhǔn)方波進(jìn)行校準(zhǔn)。d) 在電壓升至U2及由U2再下降的過程中，應(yīng)記下起始、熄滅放電電壓。e) 在整個(gè)試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)應(yīng)連續(xù)觀察放電波形，并按一定的時(shí)間間隔記錄放電量Q。放電量的讀取，以相對(duì)穩(wěn)定的最高重復(fù)脈沖為準(zhǔn)，偶爾發(fā)生的較高的脈沖可忽略，但應(yīng)作好記錄備查。整個(gè)試驗(yàn)期間試品不發(fā)生擊穿；在U2的第二階段的時(shí)間內(nèi)，所有測(cè)量端子測(cè)得的放電量Q，連續(xù)地維持在允許的限值內(nèi)，并無明顯地、不斷地向允許的限值內(nèi)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，則試品合格。1試驗(yàn)步驟四.試驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)3、開始加壓，進(jìn)行局部放電試驗(yàn)1）變壓器f) 如果放電量曾超出允許限值，但之后又下降并低于允許的限值，則試驗(yàn)應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，直到此后30min/60min的期間內(nèi)局部放電量不超過允許的限值，試品才合格。利用變壓器套管電容作為耦合電容Ck，并在其末屏端子對(duì)地串接測(cè)量阻抗Zm。

四.試驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)1試驗(yàn)步驟3、開始加壓，進(jìn)行局部放電試驗(yàn)2）互感器a) 電壓互感器試驗(yàn)的預(yù)加電壓，可采用150Hz或其它合適的頻率作為試驗(yàn)電源。b) 試驗(yàn)應(yīng)在不大于1/3測(cè)量電壓下接通電源，然后按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，最后降到1/3測(cè)量電壓下，方能切除電源。1試驗(yàn)步驟四.試驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)3、開始加壓，進(jìn)行局部放電試驗(yàn)3）套管a) 變壓器或電抗器套管局部放電試驗(yàn)時(shí)，其下部必須浸入一合適的油筒內(nèi)，注入筒內(nèi)的油應(yīng)符合油質(zhì)試驗(yàn)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并靜止48h后才能進(jìn)行試驗(yàn)。套管局部放電的試驗(yàn)電壓，由試驗(yàn)變壓器外施產(chǎn)生，可選用電流互感器試驗(yàn)時(shí)的試驗(yàn)變壓器。b) 穿墻或其它形式的套管的試驗(yàn)不需放入油筒。1試驗(yàn)步驟四.試驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)3、開始加壓，進(jìn)行局部放電試驗(yàn)4）耦合電容器(或電容式電壓互感器)a) 耦合電容器的試驗(yàn)接線與套管相同，有電容末屏端子的，可利用該端子與下法蘭之間，串接測(cè)量阻抗Zm，下法蘭直接接地。b) 若無電容末屏端子引出的，則需將試品對(duì)地絕緣，然后在下法蘭對(duì)地之間串接測(cè)量阻抗Zm。4、記錄放電量在整個(gè)試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)應(yīng)連續(xù)觀察放電波形，并按5分鐘時(shí)間間隔記錄放電量Q。1試驗(yàn)步驟四.試驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)1、放電量校準(zhǔn)a) 每次使用前應(yīng)檢查校準(zhǔn)方波發(fā)生器電池是否充足電。b) 從串聯(lián)電容到被試品的引線應(yīng)盡可能短直并采用帶屏蔽層的電纜，串聯(lián)電容與校準(zhǔn)方波發(fā)生器之間的連線最好選用同軸電纜，以免造成校準(zhǔn)方波的波形畸變。2注意事項(xiàng)四.試驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)2、局部放電的干擾與抑制試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使干擾水平抑制到最低水平。a) 采用屏蔽式電源隔離變壓器及低通濾波器抑制電源干擾。b) 選用沒有內(nèi)部放電的試驗(yàn)變壓器和耦合電容器，外露電極應(yīng)有合適的屏蔽罩。c) 試驗(yàn)回路采用一點(diǎn)接地，降低接地干擾。d) 將試品置于屏蔽良好的試驗(yàn)室，并采用平衡法、對(duì)稱法和模擬天線法的測(cè)試回路，抑制輻射干擾。2注意事項(xiàng)四.試驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)2、局部放電的干擾與抑制e) 遠(yuǎn)離不接地金屬物產(chǎn)生的感應(yīng)懸浮電位放電或采用接地的方式消除懸浮電位放電干擾。f) 在高壓端部采用防暈措施(如防暈環(huán)等)，高壓引線采用無暈的導(dǎo)電圓管，以及保證各連接部位的良好接觸等措施消除電暈放電和各連接處接觸放電的干擾。g) 使用的試驗(yàn)變壓器和耦合電容器的局部放電水平應(yīng)控制在一定的允許量以下，降低其內(nèi)部放電干擾。建議采用無局部放電變壓器。h) 測(cè)量回路與被試品的連線應(yīng)盡可能縮短。試驗(yàn)回路應(yīng)盡可能緊湊，被試品周圍的物體應(yīng)良好接地。2注意事項(xiàng)四.試驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)05試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析