1、局放儀的使用培訓(xùn)資料上海松寶科技發(fā)展有限公司上海電動(dòng)工具研究所.目錄一、局部放電的定義及產(chǎn)生原因二、局部放電的原理、過程及危害三、局部放電的表征參數(shù)四、局部放電測量原理五、測量中的干擾及抗干擾方法六、局部放電試驗(yàn)的電路主要接法及優(yōu)缺點(diǎn)七、各種試品的測試接線及加壓方法八、測試步驟九、圖譜簡介.一、局部放電的定義及產(chǎn)生原因在電場作用下， 絕緣系統(tǒng)中只有部分區(qū)域發(fā)生放電， 而沒有擊穿施加電壓的導(dǎo)體之間，既尚未擊穿， 這種現(xiàn)象稱之為局部放電。 對(duì)于被氣體包圍的導(dǎo)體附近發(fā)生的局部放電稱之為電暈。 局部放電可能發(fā)生在導(dǎo)體邊上， 也可能發(fā)生在絕緣體的表面上和內(nèi)部， 發(fā)生在表面的稱為表面局部放電， 發(fā)生在內(nèi)部

2、的稱為內(nèi)部局部放電，由此，總結(jié)一下局部放電的定義， 指部分的橋接在導(dǎo)體間絕緣的一種電氣放電，局部放電產(chǎn)生原因主要有以下幾種：1、電場不均勻。2、電介質(zhì)不均勻。3、制造過程的氣泡或雜質(zhì)最經(jīng)常發(fā)生放電的原因是絕緣體內(nèi)部或表面存在氣泡，其次是有些設(shè)備的運(yùn)行過程中會(huì)發(fā)生熱脹冷縮， 不同材料特別是導(dǎo)體與介質(zhì)的膨脹系數(shù)不同，也會(huì)逐漸出現(xiàn)裂縫，再有一些是在運(yùn)行過程中有機(jī)高分子的老化，分解出各種揮發(fā)物， 在高場強(qiáng)的作用下， 電荷不斷的由導(dǎo)體進(jìn)入介質(zhì)中， 在注入點(diǎn)上就會(huì)使介質(zhì)氣化。二、局部放電的原理、過程及危害1、局部放電的原理電子碰撞電離理論， 在電場被加速的自由電子與氣體中性分子碰撞， 當(dāng)電子的動(dòng)能足夠高時(shí)

3、， 就會(huì)使中性分子激發(fā)出電子， 形成新的自由電子和正離子， 由此循環(huán)形成電子雪崩。2、局放電的過程Gemant 最早對(duì)模擬實(shí)際氣隙與人工氣隙作了大量研究，用電容器與火花間隙的各種組合來模擬， whitehead 等人提出了氣隙放電的等值電路，后來 mason 用這個(gè)電路對(duì)放電的過程作了較好的描述， 下面就對(duì)交流電壓下局部放電的 abc 等值模擬電路予以介紹。 介質(zhì)內(nèi)部含有氣泡， 在交流電壓下產(chǎn)生的內(nèi)部放電特性可由圖 1-1 的模擬電路（ abc 等值電路）予以表示； 其中 Cc 是模擬介質(zhì)中產(chǎn)生放電間隙（如氣泡）的電容； Cb 代表與 Cc 串連部分介質(zhì)的合成電容； Ca 表示其余部分介質(zhì)的電

4、容。.（ a）實(shí)際介質(zhì) （ b）模擬電路介質(zhì)有缺陷（氣泡）的部分（虛線表示）介質(zhì)無缺陷部分圖 1-1 表示具有內(nèi)部放電的模擬電路圖 1-1 中以并聯(lián)一對(duì)火花間隙的電容 c 來模擬產(chǎn)生局部放電的內(nèi)部氣泡。圖 1-2 表示了在交流電壓下局部放電的發(fā)生過程。圖 1-2 介質(zhì)內(nèi)單氣泡對(duì)交流電壓下的局部放電過程u（t）外施交流電壓uc（ t）氣泡不擊穿時(shí)在氣泡上的電壓uc（t）有局部放電時(shí)氣泡上的實(shí)際電壓vc氣泡的擊穿電壓vr氣泡的殘余電壓us局部放電起始電壓（瞬時(shí)值）ur與氣泡殘余電壓vr 對(duì)應(yīng)的外施電壓ir 氣泡中的放電電流電極間總電容 cx ca+（cbcc）/（ cb+cc）=ca 電極間施加交

5、流電壓 u（t）時(shí)，氣泡電容 Cc 上對(duì)應(yīng)的電壓為 Uc（t）。如圖 2-1 所示，此時(shí)的 uc（t）所代表的是氣泡被擊穿時(shí)的電壓的曲線。Uc（t） U（ t） Cb/Cc+Cb外施電壓 u（t）上升時(shí)，氣泡上電壓 Uc（t）也上升，當(dāng) U（t）上升到 Us 時(shí)，氣泡上電壓 Uc 達(dá)到氣泡擊穿電壓，氣泡擊穿，產(chǎn)生大量的正、負(fù)離子，在電場作用下各自遷移到氣泡上下壁， 形成空間電荷， 建立反電場， 削弱了氣泡內(nèi)的總電場強(qiáng)度，使放電熄滅， 氣泡又恢復(fù)絕緣性能， 這樣的一次放電持續(xù)時(shí)間是極短暫的，對(duì)一般的空氣氣泡來說，大約只有幾個(gè)毫微秒（ 10 的負(fù) 8 次方到 10 的負(fù) 9 次方秒），所以電壓 U

6、c（t）幾乎瞬間從 Vc 降到 Vr，Vr 是殘余電壓，而氣泡上.電壓 Uc（ t）將隨 U（t）的增大繼續(xù)由 Vr 再次升高到 Vc 時(shí)，氣泡再一次擊穿，發(fā)生又一次局部放電，但此時(shí)相應(yīng)的外施電壓比 Us 小，為（ Us-Ur），這是因?yàn)闅馀萆嫌袣堄嚯妷?Vr 的內(nèi)電場作用的結(jié)果。 Ur 是與氣泡殘余電壓 Vr 相應(yīng)的外施電壓，如此反復(fù)上述過程， 即外施電壓每增加 （Us-Ur ），就產(chǎn)生一次局部放電，直到前一次放電熄滅后， Uc（t）上升到峰值時(shí)共增加量不足以達(dá) Vc（相當(dāng)于外施電壓的增量 比（ Us-Ur）?。橹埂４撕?，隨著外施電壓 U（t）經(jīng)過峰值 Um 后減小，外施電壓在氣泡中建立反

7、方向電場，由于氣泡中原存的殘余電壓內(nèi)電場與外電場方向相反， 故外施電壓須經(jīng)（ Us+Ur）的電壓變化，才能使用氣泡上的電壓達(dá)到擊穿電壓 Vc 。假定正、負(fù)方向擊穿電壓 Vc 相等，產(chǎn)生一次局部放電，放電很快熄滅，氣泡中電壓瞬時(shí)降到殘余電壓 Vr（也假定正、負(fù)方向相同），外施電壓連續(xù)下降，當(dāng)再下降（ Us-Ur）時(shí)，氣泡電壓就又達(dá)到 Vc 從而又產(chǎn)生一次局部放電，如此重復(fù)上述過程，直到外施電壓升到反向峰值 Um 的增量 不足以達(dá)到（ Us-Ur）為止，外施電壓經(jīng)過一 Um 峰值后，氣泡上的外電場方向又變?yōu)檎较颍?與氣泡殘余電壓方向相反，故外施電壓又須上升（ Us+Ur）產(chǎn)生第一次放電，熄滅后每

8、經(jīng)過（ Us-Ur ）的電壓上升就產(chǎn)生一次放電，重復(fù)前面所介紹的過程，如圖1-2 所示。產(chǎn)生局放時(shí)，局部地區(qū)空間電荷密度變大，電流集中，可以發(fā)出光、熱、音響和電磁發(fā)射， 在放電能量作用下， 使絕緣高分子有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)生一系列的物理化學(xué)變化，造成表面侵蝕和局部過熱，使絕緣性能劣化，隨著局部放電的發(fā)展，放電點(diǎn)向前發(fā)展，放電通道漸漸增長，分枝增多，形成樹枝狀放電，最后形成貫穿性通道，即導(dǎo)致?lián)舸?。在油紙絕緣中的局部放電，會(huì)在油中形成不同的 X 臘，散熱能力降低，易導(dǎo)致熱擊穿，局部放電也易使紙纖維斷裂、碳化，因此，局部放電對(duì)于加速絕緣老化、縮短絕緣壽命所造成的危害是不可低估的。三、局部放電的表征參數(shù)局部放電

9、是比較復(fù)雜的物理現(xiàn)象， 必須通過多種表征參數(shù)才能全面的描繪其狀態(tài)，同時(shí)局部放電對(duì)絕緣破壞的機(jī)理也是很復(fù)雜的， 也需要通過不同的參數(shù)來評(píng)定它對(duì)絕緣的損害，目前我們只關(guān)心兩個(gè)基本參數(shù)：1、視在放電電荷在絕緣中發(fā)生局部放電時(shí)，絕緣體上施加電壓的兩端出現(xiàn)的脈動(dòng)電荷稱之為視在放電電荷，單位用皮庫（ PC）表示，通常以穩(wěn)定出現(xiàn)的最大視在放電電荷作為該試品的放電量。2、放電重復(fù)率在測量時(shí)間內(nèi)每秒中出現(xiàn)的放電次數(shù)的平均值稱為放電重復(fù)率，單位為次 /秒，放電重復(fù)率越高，對(duì)絕緣的損害越大。四、局部放電的測量原理：局放儀運(yùn)用的原理是脈沖電流法原理，即產(chǎn)生一次局部放電時(shí)，試品Cx 兩端產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)電壓變化 u，此時(shí)若

10、經(jīng)過電容 Ck 耦合到一檢測阻抗 Zd 上，回路就會(huì)產(chǎn)生一脈沖電流 I，將脈沖電流流經(jīng)檢測阻抗產(chǎn)生的脈沖電壓信息予以檢測、放大和顯示等處理，就可以測定局部放電的一些基本參數(shù)（主要是電量q）。在這里需要指出的是， 試品內(nèi)部實(shí)際的局部放電量是無法測量的， 因?yàn)樵嚻穬?nèi)部的局部放電脈沖的傳輸路徑和方向是極其復(fù)雜的， 因此我們只有通過對(duì)比法來檢測試品的視在放電電荷， 即在測試之前先在試品兩端注入一定的電量， 調(diào)節(jié)放大倍數(shù)來建立標(biāo)尺，然后在實(shí)際電壓下將收到的試品內(nèi)部的局部放電脈沖和標(biāo)尺進(jìn)行對(duì)比，以此來得到試品的視在放電電荷。.五、測量中的干擾及抗干擾方法1、測量中的干擾分類干擾有來自電網(wǎng)的和來自空間的，

11、按表現(xiàn)形式又分為固定的和移動(dòng)的， 主要的干擾有以下一些： 懸浮電位物體放電，通過對(duì)地雜散電容耦合。 外部尖端電暈。 可控硅元件在鄰近運(yùn)行。 繼電器、接觸器、輝光管等動(dòng)作。 接觸不良。 無線電干擾 熒光燈干擾 電動(dòng)機(jī)干擾 中高頻工業(yè)設(shè)備2、抗干擾方法 采用帶調(diào)壓器、隔離變壓器和濾波器的控制電源。 設(shè)置屏蔽室，可只屏蔽試驗(yàn)回路部分。 可靠的單點(diǎn)接地，將試驗(yàn)回路系統(tǒng)設(shè)計(jì)成單點(diǎn)接地結(jié)構(gòu)，接地電阻要小，接地點(diǎn)要與一般試驗(yàn)室的地網(wǎng)及電力網(wǎng)中線分開。 采用高壓濾波器。 用平衡法或橋式。 利用時(shí)間窗。 用干擾判別裝置。 采用較窄頻帶。 在高壓端加高壓屏蔽罩或半導(dǎo)體橡膠帽防電暈干擾。六、局放試驗(yàn)電路的主要接法及

12、優(yōu)缺點(diǎn)1、標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)電路，又稱并聯(lián)法，適用于必須接地的試品。其缺點(diǎn)是高壓引線對(duì)地雜散電容并聯(lián)在 Cx 上，會(huì)降低測試靈敏度。2、接法的串連法，其要求試品低壓端對(duì)地浮置。其優(yōu)點(diǎn)是變壓器入口電容、高壓線對(duì)地雜散電容與耦合電容 Ck 并聯(lián)，有利于提高試驗(yàn)靈敏度，缺點(diǎn)是試品損壞時(shí)會(huì)損壞輸入單元。3、平衡法試驗(yàn)電路：要求兩個(gè)試品相接近，至少電容量為同一數(shù)量級(jí)，其優(yōu)點(diǎn)是外干擾強(qiáng)烈的情況下， 可取得較好抑制干擾的效果， 并可消除變壓器雜散電容的影響，而且可做大電容試驗(yàn)，缺點(diǎn)是須要兩個(gè)相似的試品，且當(dāng)產(chǎn)生放電時(shí)，需設(shè)法判別哪個(gè)試品放電。.七、各種試品的測試接線及加壓方法1、發(fā)電機(jī)的局部放電測試方法A、接線圖如下

13、：CL?INDUCTOR41隔離隔離濾波器波器T?C?0.1uFA檢B測檢測阻抗CTRANS2阻2抗BB、試驗(yàn)電壓及允許局放量如下表：整相繞組（或分支）的局部放電量不大于下列值定子電壓等級(jí)（ KV ）6 KV10 KV最高試驗(yàn)電壓（ KV ）6 KV10 KV局部放電試驗(yàn)電壓（ KV ）4 KV6 KV最大放電量（ PC）15000PC2、變壓器的局部放電測試方法：A、接線圖如下：AxaCkAybBZm儀zcN局放局 放CZm局 放局儀放儀a、單相勵(lì)磁基本接線12.12AxaybBzcNCkCk1CZmZmZm局放儀局放儀局放儀局放儀局放儀局放儀1b、三相勵(lì)磁基本接線B、試驗(yàn)電壓及允許局放量如

14、下表：試驗(yàn)電壓允許局放量Um1.5Um/1.732Q 500PC1.3Um/1.732Q 10S測量電壓 1min絕緣形式電流互感器1.1 Um液體浸漬1固體和相對(duì)地電1.3Um電網(wǎng)中性點(diǎn)絕緣或經(jīng)消壓互感器1.1 Um/1.732液體浸漬弧線圈接地固體相對(duì)相電壓1.3Um1.1 Um液體浸漬互感器固體電流互感器液體浸漬和相對(duì)地電0.8 1.3Um1.1 Um/1.732電網(wǎng)中性點(diǎn)固體壓互感器有效接地相對(duì)相電壓液體浸漬1.3Um1.1 Um互感器固體4、高壓套管的局部放電測試方法：A、接線圖如下：HVCkCXZm.允許局部放電水平 PC 視放電量10022501050105010501050局放

15、儀B、試驗(yàn)電壓及允許局放量如下表：套管絕緣類型允許放電量（ pC）1.05Un/1.7321.5Un/1.732油浸紙和膠浸紙1010膠粘紙100250澆鑄絕緣10氣體1010注： 1.5Un/1.732 的試驗(yàn)電壓僅用于變壓器和電抗器套管。1八、測試步驟簡介21、按照系統(tǒng)連接原理圖連接好系統(tǒng)。2、利用校正脈沖發(fā)生器進(jìn)行系統(tǒng)放電量校正，例如用校正脈沖發(fā)生器（JZF-9）在試品兩端（即 Cx 兩端）注入 50pC，調(diào)節(jié)放大器增益粗調(diào)（ 22）及細(xì)調(diào)（ 23）和 PC 設(shè)定按鈕（ 21）使數(shù)字表顯示 50.0PC，至此校正完畢，關(guān)掉方波并取下。3、利用升壓裝置進(jìn)行升壓，升至試驗(yàn)電壓時(shí)，調(diào)節(jié)放大器粗

16、調(diào)，使局部放電脈沖顯示在示波器上，大小適中。4、打開判別開關(guān)（ 16），調(diào)節(jié)閾電平粗調(diào)（ 17）和閾電平細(xì)調(diào)（ 15），使有效指.示燈（ 19）閃亮，記下此時(shí)的數(shù)字表值即為放電量值，將 PD-KV 開關(guān)（ 2）撥至 KV ，即可讀取電壓值，記下試驗(yàn)結(jié)果。5、將電壓調(diào)至零，測試完畢。敘述當(dāng)中括號(hào)內(nèi)數(shù)字代表開關(guān)編號(hào)，參照說明書前、后面板圖。九、圖譜簡介放電類型和干擾的初步辨認(rèn)先介紹一下示波屏上的橢圓掃描，它是順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，正零標(biāo)脈沖表示驗(yàn)電壓開始由負(fù)變向正極性； 負(fù)零標(biāo)脈沖則與之相反。 兩零標(biāo)間的中點(diǎn)為試驗(yàn)電壓的正、負(fù)峰值部位。所以，根據(jù)放電的原理，可以知道放電應(yīng)出現(xiàn)在正零標(biāo)脈沖和負(fù)零標(biāo)脈沖順時(shí)

17、針轉(zhuǎn)到峰值處，即橢圓上的第一和第三象限。一典型的內(nèi)部氣泡放電的波形特點(diǎn)：(圖 801)1 放電主要顯示在試驗(yàn)電壓由零升到峰值的兩個(gè)橢圓象限內(nèi)。2在起始電壓 Ui 時(shí)，放電通常發(fā)生在峰值附近，試驗(yàn)電壓超過Ui 時(shí)，放電向零相位延伸。3兩個(gè)相反半周上放電次數(shù)和幅值大致相同（最大相差至31）。4 放電波形可辯。5 q 與試驗(yàn)電壓關(guān)系不大，但放電重復(fù)率n 隨試驗(yàn)電壓上升而加大。6 局部放電起始電壓 Ui 和熄滅電壓 Ue 基本相等。7 放電量 q 與時(shí)間關(guān)系不大。如果放電量隨試驗(yàn)電壓上升而增大，并且放電波形變得模糊不可分辨，則往往是介質(zhì)內(nèi)含有多種大小氣泡，或是介質(zhì)表面放電。如果除了上述情況，而且放電幅

18、值隨加壓時(shí)間而迅速增長（可達(dá)100 倍或更多），則往往是絕緣液體中的氣泡放電，典型例子是油浸紙電容器的放電。(圖 801)二金屬與介質(zhì)間氣泡的放電波形特點(diǎn)：正半周有許多幅值小的放電，負(fù)半周有很少幅值大的放電。幅值相差可達(dá)101，其他同上。典型例子：絕緣與導(dǎo)體粘附不良的聚乙烯電纜的放電。 q 與試驗(yàn)電壓關(guān)系不大。（圖 8 02）（圖 802）如果隨試驗(yàn)電壓升高，放電幅值也增大，而且放電波形變得模糊，則往往是含有不同大小多個(gè)氣泡，或是外露的金屬與介質(zhì)表面之間出現(xiàn)的表面放電。.（圖 803）下面介紹一些主要視為干擾或非正常放電的情況：（ 1）懸浮電位物體放電波形特點(diǎn)：在電壓峰值前的正負(fù)半周兩個(gè)象限里

19、出現(xiàn)幅值。脈沖數(shù)和位置均相同，成對(duì)出現(xiàn)。放電可移動(dòng)，但它們間的相互間隔不變，電壓升高時(shí)，根數(shù)增加，間隔縮小，但幅值不變。有時(shí)電壓升到一定值時(shí)會(huì)消失，但降至此值又重新出現(xiàn)。原因：金屬間的間隙產(chǎn)生的放電，間隙可能是地面上兩個(gè)獨(dú)立的金屬體間（通過雜散電容耦合）也可能在樣品（圖 804）內(nèi)，例如屏蔽松散。（圖 8 04）（ 2）外部尖端電暈放電波形特點(diǎn)：起始放電僅出現(xiàn)在試驗(yàn)電壓的一個(gè)半周上，并對(duì)稱地分布在峰值兩側(cè)。試驗(yàn)電壓升高時(shí)，放電脈沖數(shù)急劇增加，但幅值不變，并向兩側(cè)伸展。原因：空氣中高壓尖端或邊緣放電。如果放電出現(xiàn)在負(fù)半周，表示尖端處于高壓，如果放電出現(xiàn)在正半周則尖端處于地電位。 (圖 805)(

20、圖 805)（3）液體介質(zhì)中的尖端電暈放電波形特點(diǎn)：（圖 8 06）放電出現(xiàn)在兩個(gè)半周上，對(duì)稱地分布在峰值兩側(cè)。每一組放電均為等間隔，但一組幅值較大的放電先出現(xiàn)，隨試驗(yàn)電壓升高而幅值增大，不一定等幅值；一組幅值小的放電幅值相等，并且不隨電壓變化。原因：絕緣液體中尖端或邊緣放電。如一組大的放電出現(xiàn)在正半周，則尖端處于高壓；如出現(xiàn)在負(fù)半周，則尖端地電位。（圖 806）.（4）接觸不良的干擾圖形（圖807）波形特點(diǎn)：對(duì)稱地分布在實(shí)驗(yàn)電壓零點(diǎn)兩側(cè)，幅值大致不變，但在實(shí)驗(yàn)電壓峰值附近下降為零。波形粗糙不清晰，低電壓下即出現(xiàn)。電壓升高時(shí)，幅值緩慢增加，有時(shí)在電壓達(dá)到一定值后會(huì)完全消失。原因：實(shí)驗(yàn)回路中金屬

21、與金屬不良接觸的連接點(diǎn)；塑料電纜屏蔽層半導(dǎo)體粒子的不良接觸；電容器鋁箔的插接片（圖 807）等（可將電容器充電然后短路來消除） 。（5）可控硅元件的干擾圖形（圖808）波形特點(diǎn)：位置固定，每只元件產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)立訊號(hào)。電路接通，電磁耦合效應(yīng)增強(qiáng)時(shí)訊號(hào)幅值增加，試驗(yàn)調(diào)壓時(shí)，該脈沖訊號(hào)會(huì)發(fā)生高頻波形展寬，從而占位增加。原因：鄰近有可控硅元件在運(yùn)行。（圖 808）（ 6）繼電器、接觸器、輝光管等動(dòng)作的干擾。圖形（圖 809）波形特點(diǎn)：分布不規(guī)則或間斷出現(xiàn)，同試驗(yàn)電壓無關(guān)。原因：熱繼電器、接觸器和各種火花試驗(yàn)器及有火花放電的記錄器動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生。（圖 8 09）（ 7）異步電機(jī)的干擾圖形（圖8 10）波形特點(diǎn)：正負(fù)半周出現(xiàn)對(duì)稱的兩簇訊號(hào)，沿橢圓時(shí)基逆向以不變的速度旋轉(zhuǎn)。原因：異步電機(jī)運(yùn)行訊號(hào)耦合到檢測回路中來。（圖 810）.（ 8）熒光燈的干擾圖形（圖811）波形特點(diǎn)：欄柵狀，幅值大致相同的脈沖，伴有正負(fù)半波對(duì)稱出現(xiàn)的兩簇脈沖組。原因：熒光燈照明（圖 811）（9）無線電干擾的干擾圖形（圖812）波形特點(diǎn)：