絕緣試驗(yàn)-局部放電

1、高電壓絕緣技術(shù)高電壓絕緣技術(shù)HV & EMC Laboratory North China Electric Power University 電力設(shè)備絕緣在運(yùn)行中受到電、熱、機(jī)械、不良環(huán)境等電力設(shè)備絕緣在運(yùn)行中受到電、熱、機(jī)械、不良環(huán)境等各種因素的作用，其性能將逐漸劣化，以致出現(xiàn)缺陷，各種因素的作用，其性能將逐漸劣化，以致出現(xiàn)缺陷，造成故障，引起供電中斷。造成故障，引起供電中斷。通過對絕緣的試驗(yàn)和各種特性的測量，了解并評估絕緣通過對絕緣的試驗(yàn)和各種特性的測量，了解并評估絕緣在運(yùn)行過程中的狀態(tài)，從而能在運(yùn)行過程中的狀態(tài)，從而能早期發(fā)現(xiàn)故障早期發(fā)現(xiàn)故障的技術(shù)稱的技術(shù)稱為絕緣的監(jiān)測和診斷技

2、術(shù)為絕緣的監(jiān)測和診斷技術(shù)HV & EMC Laboratory North China Electric Power University設(shè)備狀態(tài)設(shè)備狀態(tài)狀態(tài)監(jiān)測狀態(tài)監(jiān)測故障診斷故障診斷維修決策維修決策HV & EMC Laboratory North China Electric Power University要求被試設(shè)備退出運(yùn)行狀態(tài)，通常是周期要求被試設(shè)備退出運(yùn)行狀態(tài)，通常是周期性間斷地施行，試驗(yàn)周期由性間斷地施行，試驗(yàn)周期由電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程（規(guī)程（DL/T 596DL/T 596）規(guī)定規(guī)定在被試設(shè)備處于帶電工作運(yùn)行的條件下，在被試設(shè)備處于帶電工作

3、運(yùn)行的條件下，對設(shè)備的絕緣狀況進(jìn)行連續(xù)或定時的監(jiān)測，通常對設(shè)備的絕緣狀況進(jìn)行連續(xù)或定時的監(jiān)測，通常是自動進(jìn)行的。是自動進(jìn)行的。HV & EMC Laboratory North China Electric Power University傳感器與測量方法：傳感器與測量方法：正確選用各種傳感器及測量手段，正確選用各種傳感器及測量手段，檢測或監(jiān)測被試對象的種種特性，采集各種特性參數(shù)；檢測或監(jiān)測被試對象的種種特性，采集各種特性參數(shù)；數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理：對原始的雜亂信息加以分析處理對原始的雜亂信息加以分析處理( (數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理) )，去除干擾，提取反映被試對象運(yùn)行狀態(tài)最敏感、有效的去除干

4、擾，提取反映被試對象運(yùn)行狀態(tài)最敏感、有效的特征參數(shù)；特征參數(shù)；絕緣診斷：絕緣診斷：根據(jù)提取的特征參數(shù)和對絕緣老化過程的知根據(jù)提取的特征參數(shù)和對絕緣老化過程的知識以及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，參照有關(guān)規(guī)程對絕緣運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行識識以及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，參照有關(guān)規(guī)程對絕緣運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行識別、判斷，即完成診斷過程。并對絕緣的發(fā)展趨勢進(jìn)行別、判斷，即完成診斷過程。并對絕緣的發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，從而對故障提供預(yù)警，并能為下一步的維修決策預(yù)測，從而對故障提供預(yù)警，并能為下一步的維修決策提供技術(shù)根據(jù)。提供技術(shù)根據(jù)。HV & EMC Laboratory North China Electric Power University1

5、1）局部放電概念和危害）局部放電概念和危害2 2）局部放電的現(xiàn)象）局部放電的現(xiàn)象3 3）局部放電的產(chǎn)生）局部放電的產(chǎn)生4 4）局部放電的參數(shù)）局部放電的參數(shù)5 5）局部放電的脈沖電流法測量）局部放電的脈沖電流法測量6 6）局部放電的診斷方法）局部放電的診斷方法7 7）局部放電檢測中的干擾問題）局部放電檢測中的干擾問題HV & EMC Laboratory North China Electric Power University 指在一定外施電壓作用下，電氣設(shè)備內(nèi)指在一定外施電壓作用下，電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣里面存在的弱點(diǎn)處或局部強(qiáng)場處部絕緣里面存在的弱點(diǎn)處或局部強(qiáng)場處發(fā)生的局部重復(fù)擊穿和熄

6、滅現(xiàn)象。英文：發(fā)生的局部重復(fù)擊穿和熄滅現(xiàn)象。英文：Partial DischargePartial Discharge簡稱為簡稱為PDPD。單個放電能量很小，對電氣設(shè)備的絕緣單個放電能量很小，對電氣設(shè)備的絕緣強(qiáng)度并不造成影響；強(qiáng)度并不造成影響； 但長期運(yùn)行時，局部放電會逐步擴(kuò)大，但長期運(yùn)行時，局部放電會逐步擴(kuò)大，并產(chǎn)生不良化合物，使絕緣慢慢地?fù)p壞，并產(chǎn)生不良化合物，使絕緣慢慢地?fù)p壞，日積月累，最后可導(dǎo)致整個絕緣被擊穿，日積月累，最后可導(dǎo)致整個絕緣被擊穿，發(fā)生電氣設(shè)備的突發(fā)性故障發(fā)生電氣設(shè)備的突發(fā)性故障HV & EMC Laboratory North China Electric Po

7、wer University液體中的局部放電源液體中的局部放電源金屬尖端金屬尖端金屬微粒金屬微粒小氣泡小氣泡大氣泡大氣泡HV & EMC Laboratory North China Electric Power University固體中的局部放電源固體中的局部放電源槽部放電槽部放電空隙放電空隙放電發(fā)電機(jī)定子絕緣中發(fā)電機(jī)定子絕緣中的局部放電源的局部放電源HV & EMC Laboratory North China Electric Power UniversityHV & EMC Laboratory North China Electric Power Unive

8、rsity以三個電容來表征介質(zhì)內(nèi)部存在缺陷時的局部放電的機(jī)理以三個電容來表征介質(zhì)內(nèi)部存在缺陷時的局部放電的機(jī)理CgCg：氣泡的電容；：氣泡的電容；CbCb：和：和CgCg相串聯(lián)部分的介質(zhì)電容；相串聯(lián)部分的介質(zhì)電容；CmCm：其余大部分絕緣的電容：其余大部分絕緣的電容介質(zhì)內(nèi)部氣隙放電的三電容模型介質(zhì)內(nèi)部氣隙放電的三電容模型 (a)(a)具有氣泡的介質(zhì)剖面具有氣泡的介質(zhì)剖面 (b)(b)等值電路等值電路氣泡氣泡介質(zhì)介質(zhì)1212HV & EMC Laboratory North China Electric Power University： Cg=1pF， Cb=0.01pF， Cm=10

9、0pF ： u=100kV ug=1kV; 1212HV & EMC Laboratory North China Electric Power University2211EEDU11E22EHV & EMC Laboratory North China Electric Power Universitylugug隨外加電壓隨外加電壓u u升高升高l當(dāng)當(dāng)u u上升到上升到UsUs瞬時值時，瞬時值時，ugug到達(dá)到達(dá)CgCg的放電電壓的放電電壓UbUb，CgCg氣隙放氣隙放電。于是電。于是CgCg上的電壓一下子從上的電壓一下子從UbUb下降到下降到UrUr，然后放電熄滅。，然后

10、放電熄滅。lUrUr叫做殘余電壓，它可以接近為零值，也可以為小于叫做殘余電壓，它可以接近為零值，也可以為小于UbUb（均（均為絕對值）的其它值為絕對值）的其它值HV & EMC Laboratory North China Electric Power UniversitybaEEE0UU00qaEEE0E0EqEaE：氣泡總電場：氣泡總電場0E：外加電場：外加電場bE：氣泡擊穿電場：氣泡擊穿電場HV & EMC Laboratory North China Electric Power University外加電壓仍在上升，外加電壓仍在上升，CgCg上的電壓也順勢而上升，當(dāng)它

11、再次升到上的電壓也順勢而上升，當(dāng)它再次升到UgUg時，時，CgCg再次放電，電壓再次降到再次放電，電壓再次降到UrUr，放電再次熄滅，放電再次熄滅U00qaEEE0EqEbqaEEEE00EqEUHV & EMC Laboratory North China Electric Power UniversityCgCg上的電壓從上的電壓從UgUg突變?yōu)橥蛔優(yōu)閁rUr（均絕對值）的一（均絕對值）的一瞬間，就是局部放電瞬間，就是局部放電脈沖的形成的時刻，脈沖的形成的時刻，此時通過此時通過CgCg有一脈沖有一脈沖電流電流HV & EMC Laboratory North China E

12、lectric Power University1。真實(shí)放電量：。真實(shí)放電量： q qr r = (Ug = (UgUr)Cg+CmCb/(Cm+Cb) Ur)Cg+CmCb/(Cm+Cb) Ug Cg Ug Cg (1kV(1kV* *1pF=1000pC) 1pF=1000pC) 實(shí)際無法測量實(shí)際無法測量2。整體電壓降落：。整體電壓降落：U = CbU = Cb（Ug-Ur) /Ug-Ur) /（Cm+Cb)Cm+Cb) （0.01pF0.01pF* *1kV/100pF=0.1V1kV/100pF=0.1V）可測）可測3。視在放電量：。視在放電量： q = q = UCm+CbCg/(C

13、b+Cg)= UCm+CbCg/(Cb+Cg)= UCmUCm Ug Cb (1kV Ug Cb (1kV* *0.01pF=10pC) 0.01pF=10pC) 可測可測 視在放電量是局部放電試驗(yàn)中的重要參量，國際和國家標(biāo)準(zhǔn)中，視在放電量是局部放電試驗(yàn)中的重要參量，國際和國家標(biāo)準(zhǔn)中， 對于各類高壓設(shè)備的對于各類高壓設(shè)備的q q的允許值均有所規(guī)定的允許值均有所規(guī)定HV & EMC Laboratory North China Electric Power UniversityW =W =q qr r(Ug - Ur) /2 =(Ug - Ur) /2 =q(Cg+Cb)(Ug - Ur

14、)/(2 Cb) q(Cg+Cb)(Ug - Ur)/(2 Cb) 當(dāng)外施電壓由零上升到當(dāng)外施電壓由零上升到UsUs時，時，CgCg上的電壓為上的電壓為UgUg，即，即Ug=UsCb/(Cg+Cb),Ug=UsCb/(Cg+Cb),可得可得: : W = W =qUs(Ug - Ur) /(2 Ug ) qUs(Ug - Ur) /(2 Ug ) 如如Ur0Ur0，則，則 WWqUs/2qUs/2是表征是表征PDPD的另一個基本參數(shù)。因?yàn)樵诩訅喊胫芷趦?nèi)能發(fā)生的另一個基本參數(shù)。因?yàn)樵诩訅喊胫芷趦?nèi)能發(fā)生好幾個脈沖。所以定義一秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的脈沖數(shù)叫做放電重好幾個脈沖。所以定義一秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的脈沖數(shù)叫做放

15、電重復(fù)率復(fù)率N N。N N也是一個重要參量。也是一個重要參量。HV & EMC Laboratory North China Electric Power UniversityHV & EMC Laboratory North China Electric Power University耦合電容耦合電容Cb待測電容待測電容Cx測試阻抗測試阻抗 ZCzCyCxPD signalCb ZsignaldetectedHV & EMC Laboratory North China Electric Power University電橋電橋平衡平衡回路回路 試品通過試品通過Ck

16、Ck后與檢測阻抗后與檢測阻抗并聯(lián)并聯(lián)的回路的回路 試品與檢測阻抗試品與檢測阻抗相相串聯(lián)串聯(lián)的回路的回路 羅果夫斯基線圈羅果夫斯基線圈 HV & EMC Laboratory North China Electric Power University空隙與高壓電極接觸空隙與高壓電極接觸空隙與接地電極接觸空隙與接地電極接觸空隙處在絕緣層中央空隙處在絕緣層中央HV & EMC Laboratory North China Electric Power University基于相位分布的三維統(tǒng)計(jì)譜圖基于相位分布的三維統(tǒng)計(jì)譜圖相位頻度幅值相位頻度幅值HV & EMC Labora

17、tory North China Electric Power UniversityHV & EMC Laboratory North China Electric Power UniversityHV & EMC Laboratory North China Electric Power University連續(xù)的周期性干擾信號：如廣播，電力系統(tǒng)中的載連續(xù)的周期性干擾信號：如廣播，電力系統(tǒng)中的載波通訊，手機(jī)通訊，高頻保護(hù)信號，諧波，工頻干擾等波通訊，手機(jī)通訊，高頻保護(hù)信號，諧波，工頻干擾等等，其波形一般是正弦形。等，其波形一般是正弦形。脈沖型周期性干擾信號：例如可控硅整流設(shè)備

18、在可脈沖型周期性干擾信號：例如可控硅整流設(shè)備在可控硅開閉時產(chǎn)生的脈沖干擾信號。其特點(diǎn)是該脈沖干擾控硅開閉時產(chǎn)生的脈沖干擾信號。其特點(diǎn)是該脈沖干擾周期性地出現(xiàn)在工頻的某相位上。周期性地出現(xiàn)在工頻的某相位上。高壓輸電線的電暈放電，相鄰電氣設(shè)備的內(nèi)部放電，高壓輸電線的電暈放電，相鄰電氣設(shè)備的內(nèi)部放電，以及雷電，開關(guān)繼電器的斷、合，電焊操作等無規(guī)律的以及雷電，開關(guān)繼電器的斷、合，電焊操作等無規(guī)律的隨機(jī)性干擾。旋轉(zhuǎn)電機(jī)電刷和滑環(huán)間的電弧等。隨機(jī)性干擾。旋轉(zhuǎn)電機(jī)電刷和滑環(huán)間的電弧等。HV & EMC Laboratory North China Electric Power University8

19、）變壓器中）變壓器中局部放電測局部放電測量量HV & EMC Laboratory North China Electric Power University8）變壓）變壓器中局部器中局部放電測量放電測量HV & EMC Laboratory North China Electric Power University9）GIS中局部放電測量中局部放電測量HV & EMC Laboratory North China Electric Power University9）GIS中局部放電測量中局部放電測量HV & EMC Laboratory North China Electric Power University10）發(fā)電機(jī)中局部放電測量）