新亞編寫_局部放電檢測原理及一般試驗技術(shù)

1、局部放電檢測原理及一般試驗技術(shù)局部放電檢測原理及一般試驗技術(shù)揚(yáng)州市新亞高電壓測試設(shè)備廠開發(fā)部編寫揚(yáng)州市新亞高電壓測試設(shè)備廠開發(fā)部編寫什么是局部放電什么是局部放電?l局部放電是指部分地橋接導(dǎo)體間絕緣的一種氣體放電，這種放電可能會，或者不會出現(xiàn)在導(dǎo)體的近旁。l指設(shè)備絕緣系統(tǒng)中部分被擊穿的電氣放電，這種放電可以發(fā)生在導(dǎo)體(電極)附近，也可發(fā)生在其它位置 。局部放電產(chǎn)生的原因局部放電產(chǎn)生的原因l局部放電對于高壓電工產(chǎn)品往往是很難避免的，這是由于絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)在制造過程中常會含有比固體絕緣容易擊穿的小氣泡或油膜，在電場的作用下，會產(chǎn)生內(nèi)部放電。絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)中電場分布不均勻，也會產(chǎn)生局部放電（如

2、針尖電極、電極表面上的毛刺、或者是金屬屑異物）。局部放電的分類局部放電的分類l1、內(nèi)部放電 -在介質(zhì)內(nèi)部或介質(zhì)與電極之間的放電。這種放電的特性與介質(zhì)的特性和氣屑的形狀、大小、位置以及氣屑中氣體的性質(zhì)有關(guān)。l2、表面局部放電-在沿介質(zhì)表面的電場強(qiáng)度達(dá)到擊穿場強(qiáng)時所發(fā)生的局部放電。在電機(jī)繞組、電纜、套管等絕緣結(jié)構(gòu)的端部，從導(dǎo)體到介質(zhì)表面經(jīng)常會出現(xiàn)這種局部的放電。l3、電暈放電-在氣體中，高電壓導(dǎo)體周圍所產(chǎn)生的局部放電稱為電暈。如高壓傳輸線、高壓變壓器等高壓電氣設(shè)備，因高壓接線端暴露在空氣中，都有可能產(chǎn)生這種局部放電。表征局部放電的參數(shù)表征局部放電的參數(shù)l視在放電電荷l放電重復(fù)率l放電的能量l放電的

3、平均電流l放電的均方率l放電功率l局部放電起始電壓l局部放電熄滅電壓視在放電量視在放電量ql是指在試品兩端注入一定電荷量，使試品端電壓的變化量和局部放電時端電壓變化量相同。此時注入的電荷量即稱為局部放電的視在放電量，以皮庫(pC)表示。 l實際上，視在放電量與試品實際點的放電量并不相等，后者不能直接測得。試品放電引起的電流脈沖在測量阻抗端子上所產(chǎn)生的電壓波形可能不同于注入脈沖引起的波形，但通?？梢哉J(rèn)為這二個量在測量儀器上讀到的響應(yīng)值相等。 脈沖電流法脈沖電流法(ERA)l高電壓設(shè)備局部放電時在試驗回路中引起電荷轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生高頻電流脈沖,其流過檢測阻抗產(chǎn)生電壓脈沖，將此電壓脈沖經(jīng)過合適帶寬的放大器

4、放大后由儀器測量、顯示出來。試驗回路試驗回路 l測量局部放電的基本回路有3種，圖 (a)并聯(lián)法測量回路、(b)串聯(lián)法測量回路、(c)平衡法測量回路。 試驗校準(zhǔn)的基本原理試驗校準(zhǔn)的基本原理 l視在放電量校準(zhǔn)的基本原理是：以幅值為U0的方波通過串接小電容C0注入試 品兩端，此注入的電荷量為 l l直接校準(zhǔn) l將已知電荷量Q0注入試品兩端稱為直接校準(zhǔn)，這種校準(zhǔn)方式是由國家標(biāo)準(zhǔn)GB735487局部放電測量推薦的。l例：并聯(lián)法試驗回路的直接校準(zhǔn)電路 QUC00 0 U0脈沖電壓幅值，V； C0電容，pF； Q0電荷量，pC 校準(zhǔn)的注意事項校準(zhǔn)的注意事項 l校準(zhǔn)方波發(fā)生器的輸出電壓U0和串聯(lián)電容C0的值要

5、用一定精度的儀器定期測定，如U0一般可用經(jīng)校核好的示波器進(jìn)行測定；C0一般可用合適的低壓電容電橋或數(shù)字式電容表測定。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。l從C0到CX的引線應(yīng)盡可能短直，C0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。 l當(dāng)更換試品或改變試驗回路任一參數(shù)時，必須重新校準(zhǔn)。 干擾類型和途徑干擾類型和途徑 l干擾將會降低局部放電試驗的檢測靈敏度，試驗時，應(yīng)使干擾水平抑制到最低水平。干擾類型通常有：l 電源干擾、l 接地系統(tǒng)干擾、l 電磁輻射干擾、l 試驗設(shè)備各元件的放電干擾l 各類接觸干擾。l這些干擾及其進(jìn)入試驗回路的途徑見圖 Tr試驗變壓器；

6、Cx被試品；Ck耦合電容器；Zm測量阻抗； DD檢測儀；M鄰近試驗回路的金屬物件；UA電源干擾； UB接地干擾；UC經(jīng)試驗回路雜散電容C耦合產(chǎn)生的干擾； UD懸浮電位放電產(chǎn)生的干擾；UE高壓各端部電暈放電的干擾； IA試驗變壓器的放電干擾；IB經(jīng)試驗回路雜散電感M耦合產(chǎn)生的輻 射干擾；IC耦合電容器放電的干擾 干擾及其進(jìn)入試驗回路的途徑（一）干擾及其進(jìn)入試驗回路的途徑（一）l1、電源干擾。檢測儀及試驗變壓器所用的電源是與低壓配電網(wǎng)相連的，配電網(wǎng)內(nèi)的各種高頻信號均能直接產(chǎn)生干擾。因此，通常采用屏蔽式電源隔離變壓器及低通濾波器抑制，效果甚好。 l 2、接地干擾。試驗回路接地方式不當(dāng)，例如兩點及以上

7、接地的接地網(wǎng)系統(tǒng)中，各種高頻信號會經(jīng)接地線耦合到試驗回路產(chǎn)生干擾。這種干擾一般與試驗電壓高低無關(guān)。試驗回路采用一點接地，可降低這種干擾。 干擾及其進(jìn)入試驗回路的途徑（二）干擾及其進(jìn)入試驗回路的途徑（二）l3、電磁輻射干擾。鄰近高壓帶電設(shè)備或高壓輸電線路，無線電發(fā)射器及其它諸如可控硅、電刷等試驗回路以外的高頻信號，均會以電磁感應(yīng)、電磁輻射的形式經(jīng)雜散電容或雜散電感耦合到試驗回路，它的波形往往與試品內(nèi)部放電不易區(qū)分，對現(xiàn)場測量影響較大。其特點是與試驗電壓無關(guān)。消除這種干擾的根本對策是將試品置于屏蔽良好的試驗室。采用平衡法、對稱法和模擬天線法的測試回路，也能抑制輻射干擾。 l 4、懸浮電位放電干擾。

8、鄰近試驗回路的不接地金屬物產(chǎn)生的感應(yīng)懸浮電位放電，也是常見的一種干擾。其特點是隨試驗電壓升高而增大，但其波形一般較易識別。消除的對策一是搬離，二是接地。 干擾及其進(jìn)入試驗回路的途徑（三）干擾及其進(jìn)入試驗回路的途徑（三）l5、電暈放電和各連接處接觸放電的干擾。電暈放電產(chǎn)生于試驗回路處于高電位的導(dǎo)電部分，例如試品的法蘭、金屬蓋帽、試驗變壓器、耦合電容器端部及高壓引線等尖端部分。試驗回路中由于各連接處接觸不良也會產(chǎn)生接觸放電干擾。這兩種干擾的特性是隨試驗電壓的升高而增大。消除這種干擾是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。 l 6、試驗變

9、壓器和耦合電容器內(nèi)部放電干擾。這種放電容易和試品內(nèi)部放電相混淆。因此，使用的試驗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。 干擾識別的一些方法（一）干擾識別的一些方法（一）l識別干擾的基本依據(jù),局部放電試驗的干擾是隨機(jī)而雜亂無章的，因此難以建立全面的識別方法，但掌握各類放電時的時間、位置、掃描方向以及電壓與時間關(guān)系曲線等特性，有助于提高識別能力。 l1、掌握局部放電的電壓效應(yīng)和時間效應(yīng)。局部放電脈沖波形與各種干擾信號隨電壓高低、加壓時間的變化具有某種固有的特性，有些放電源(干擾源)隨電壓高低(或時間的延長)突變、緩變，而有些放電源卻是不變的，觀察和分析這類固有特性是識別干擾的主

10、要依據(jù)。 干擾識別的一些方法（二）干擾識別的一些方法（二）l2、掌握試驗電壓的零位。試品內(nèi)部局部放電的典型波形，通常是對稱的位于正弦波的正向上升段，對稱地疊加于橢圓基線上，而有些干擾(如高電位、地電位的尖端電暈放電)信號是處于正弦波的峰值，認(rèn)定橢圓基線上試驗電壓的零位。也有助于波形識別。但須指出，試驗電壓的零位是指施加于試品兩端電壓的零位，而不是指低壓勵磁側(cè)電壓的零位。干擾識別的一些方法（三）干擾識別的一些方法（三）l3、根據(jù)橢圓基線掃描方向。放電脈沖與各種干擾信號均在時基上占有相應(yīng)的位置(即反映正弦波的電角度)，如前所述，試品內(nèi)部放電脈沖總是疊加于正向(或反向)的上升段，根據(jù)橢圓基線的掃描方

11、向，可確定放電脈沖和干擾信號的位置。方法是注入一脈沖(可用機(jī)內(nèi)方波)，觀察橢圓基線上顯示的脈沖振蕩方向(必要時可用X軸擴(kuò)展)即為橢圓基線的掃描方向，從而就能確定橢圓基線的相應(yīng)電角度，如下圖所示。 抑制干擾的措施抑制干擾的措施-電源濾波器電源濾波器 l在高壓試驗變壓器的初級設(shè)置低通濾波器，抑制試驗供電網(wǎng)絡(luò)中的干擾。低通濾波器的截止頻率應(yīng)盡可能低，并設(shè)計成能抑制來自相線、中線(220V電源時)兩線路中的干擾。通常設(shè)計成型濾波器，如圖給出的雙型濾波網(wǎng)絡(luò)接線圖。 l屏蔽式隔離變壓器試驗電源和儀器用電源設(shè)置屏蔽式隔離變壓器，抑制電源供電網(wǎng)絡(luò)中的干擾，因此隔離變壓器應(yīng)設(shè)計成屏蔽式結(jié)構(gòu)，如圖所示。 抑制干擾

12、的措施抑制干擾的措施-電源濾波器電源濾波器 （圖）（圖）抑制干擾的措施抑制干擾的措施-高壓濾波器高壓濾波器l在試驗變壓器的高壓端設(shè)置高壓低通濾波器，抑制電源供電網(wǎng)絡(luò)中的干擾。高壓濾波器通常設(shè)計成T型或TT型，也可以L型。它的阻塞頻率應(yīng)與局部放電檢測儀的頻帶檢測儀相匹配。抑制干擾的措施抑制干擾的措施-全屏蔽試驗室全屏蔽試驗室 l全屏蔽試驗系統(tǒng)的目的和作用是抑制各類電磁場輻射所產(chǎn)生的干擾。試驗時所有設(shè)備和儀器及試品均處于一屏蔽室內(nèi)。 l全屏蔽試驗室可用屏蔽室內(nèi)接收空間干擾(例如廣播電臺信號)的信號場強(qiáng)，以及對試驗回路所達(dá)到的最小可測放電量等指標(biāo)來檢驗其屏蔽效果。 l屏蔽室應(yīng)一點接地。 抑制干擾的措

13、施抑制干擾的措施 -利用儀器功能和選擇接線方式利用儀器功能和選擇接線方式抑制干擾的措施抑制干擾的措施l平衡接線法接線，能抑制輻射干擾平衡接線法接線，能抑制輻射干擾k及電源干擾。及電源干擾。 l 干擾抑制的基本原理是：當(dāng)電橋平衡時，干擾信號干擾抑制的基本原理是：當(dāng)電橋平衡時，干擾信號r、s耦合耦合到回路，電橋到回路，電橋A、B兩點輸出等于零，即抑制了干擾。干擾抑制兩點輸出等于零，即抑制了干擾。干擾抑制的效果與的效果與Cx和和Ck的損耗有關(guān)，若選擇同類設(shè)備作為的損耗有關(guān)，若選擇同類設(shè)備作為Ck，即稱為，即稱為對稱法，則其損耗值非常接近，干擾抑制效果較好。對稱法，則其損耗值非常接近，干擾抑制效果較好

14、。 l模擬天線平衡法模擬天線平衡法 l 電磁波輻射干擾具有方向性。整個試驗回路可視作一種環(huán)型電磁波輻射干擾具有方向性。整個試驗回路可視作一種環(huán)型天線，變化該環(huán)型天線天線，變化該環(huán)型天線(即變化輻射干擾波與環(huán)型天線的入射角即變化輻射干擾波與環(huán)型天線的入射角)的方向，可有效抑制輻射干擾。實際操作方法是用一根金屬導(dǎo)線的方向，可有效抑制輻射干擾。實際操作方法是用一根金屬導(dǎo)線連接電容連接電容Cm(與與Ck的電容量相等的電容量相等)，串接測量阻抗，串接測量阻抗Zm，并接在，并接在Cx兩端，成為一模擬天線，接通測量儀。不斷變化模擬天線的兩端，成為一模擬天線，接通測量儀。不斷變化模擬天線的方向，使測量儀顯示系

15、統(tǒng)的干擾信號指示最小水平，最后即以方向，使測量儀顯示系統(tǒng)的干擾信號指示最小水平，最后即以 此位置連接高壓導(dǎo)線與耦合電容器此位置連接高壓導(dǎo)線與耦合電容器k。模擬天線尺寸與實際測。模擬天線尺寸與實際測量時幾何尺寸應(yīng)盡量時幾何尺寸應(yīng)盡 量相同量相同 抑制干擾的措施抑制干擾的措施 -利用儀器功能和選擇接利用儀器功能和選擇接線方式抑制干擾的措施線方式抑制干擾的措施l儀器帶有選通(窗口)元件系統(tǒng) 對于相位固定、幅值較高的干擾，利用帶有選通元件的儀器，就可十分有效地分隔這種干擾。將選通元件與儀器的峰值電壓表(pC表)配合使用，效果較好，即pC表只對選通區(qū)內(nèi)的掃描信號產(chǎn)生響應(yīng)。 抑制干擾的措施抑制干擾的措施

16、-高壓端部電暈放電的抑高壓端部電暈放電的抑制措施制措施 l高壓端部電暈放電的抑制，主要是選用合適的無暈環(huán)(球)及無暈導(dǎo)電桿作為高壓連線。不同電壓等級設(shè)備無暈環(huán)(球)的尺寸舉例，見下表。高壓無暈導(dǎo)電桿建議采用金屬圓管或其它結(jié)構(gòu)的無暈高壓連線。110kV及以下設(shè)備，可采用單環(huán)屏蔽，其圓管和高壓無暈金屬圓管的直徑均為50mm及以下。 電壓等級kV無暈件雙球形mm球形mm圓管形直徑mmdHDD22015010508107501005002001200160018002507502500300抑制干擾的措施抑制干擾的措施 -接地干擾的抑制接地干擾的抑制 l抑制試驗回路接地系統(tǒng)的干擾，唯一的措施是在整個試驗回路選擇一點接地。 通常情況下局部放電試驗現(xiàn)場干擾的處理通常情況下局部放電試驗現(xiàn)場干擾的處理的注意事項的注意事項l一、要有一個好的地線系統(tǒng)l試驗現(xiàn)場應(yīng)該有獨立的地線系統(tǒng)，它與建筑物的地網(wǎng)是分離的，接地電阻應(yīng)該盡可能小，注意，動力電網(wǎng)的中性線不可連接到試驗現(xiàn)場地。通常情況下局部放電試驗現(xiàn)場干擾的處理通常情況下局部放電試驗現(xiàn)場干擾的處理的注意事項的注意事項l二、試驗回路的布線l試驗回路的布線應(yīng)該盡可能簡潔，連接線應(yīng)盡可能的短，不要因為操作控制方面的原因而使試驗回路很復(fù)雜。試驗回路高壓側(cè)的回路面積應(yīng)盡可能的小通