局部放電的波形和識別圖譜

1、局部放電的波形和識別圖譜 （ 補充件 ）A1 前言局部放電電氣檢測的基本原理是在一定的電壓下測定試品絕緣結構中局部放電 所產生的高頻電流脈沖。 在實際試驗時， 應區(qū)分并剔除由外界干擾引起的高頻脈 沖信號，否則， 這種假信號將導致檢測靈敏度下降和最小可測水平的增加， 甚至 造成誤判斷的重后果。在某一既定的試驗環(huán)境下， 如區(qū)別干擾信號， 采取若干必要的措施， 以保證測試 的正確性， 就成為一個較重要的問題。 目前行之有效的辦法是提高試驗人員識別 干擾波形的能力， 正確掌握試品放電的特征、 與施加電壓及時間的規(guī)律。 經驗表 明：判斷正確與否在很大程度上取決于測試者的經驗。 掌握的波形圖譜越多， 則

2、識別和解決的法也越快越正確。 目前，有用計算機進行頻譜分析幫助識別， 但應 用計算機的先決條件同樣需要預知各種干擾波和試品放電波形的特征。 現根據我 國多年來的實際經驗和國外曾經發(fā)表過的一些圖譜， 匯編成文， 供參考。應該指 出，所介紹的放電波形， 多屬處理成典型化的圖形， 不可能包含全部可能發(fā)生的 容。A2 局部放電的干擾、抑制及識別的法圖 A1 干擾及其進入試驗回路的途徑Tr 試驗變壓器； 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； U A 電源干擾；U B 接地干擾； U C 經試驗回路雜散電容 C 耦合產生的干擾；U D 懸浮電位放

3、電產生的干擾； U E 高壓各端部電暈放電的干擾；IA 試驗變壓器的放電干擾； IB 經試驗回路雜散電感 M 耦合產生的輻射干擾； I C 耦合電容器放電的干擾A2.1 干擾類型和途徑干擾將會降低局部放電試驗的檢測靈敏度， 試驗時，應使干擾水平抑制到最低水 平。干擾類型通常有：電源干擾、接地系統(tǒng)干擾、電磁輻射干擾、試驗設備各元 件的放電干擾及各類接觸干擾。這些干擾及其進入試驗回路的途徑見圖 A1 。a. 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相連的，配電網 的各種高頻信號均能直接產生干擾。 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。b. 接地干擾。試驗回路接

4、地式不當，例如兩點及以上接地的接地網系統(tǒng)中，各 種高頻信號會經接地線耦合到試驗回路產生干擾。 這種干擾一般與試驗電壓高低 無關。試驗回路采用一點接地，可降低這種干擾。c. 電磁輻射干擾。鄰近高壓帶電設備或高壓輸電線路，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、 電磁輻射的形式 經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部放電不易區(qū)分， 對現場測量影響較大。 其特點是與試驗電壓無關。 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。d. 懸浮電位放電干擾。 鄰近試驗回路的

5、不接地金屬物產生的感應懸浮電位放電， 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。e. 電暈放電和各連接處接觸放電的干擾。電暈放電產生于試驗回路處于高電位 的導電部分，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電圓管，以及保證各連接部位 的良 好接觸等。f. 試驗變壓器和耦合電容器部放電干擾。 這種放電容易和試品部放

6、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控制在一定的允量以下。A2.2 識別干擾的基本依據局部放電試驗的干擾是隨機而雜亂無章的，因此難 以建立全面的識別法， 但掌握各類放電時的時間、 位置、 掃描向以及電壓與時間 關系曲線等特性，有助于提高識別能力。a. 掌握局部放電的電壓效應和時間效應。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要依據。b. 掌握試驗電壓的零位。試品部局部放電的典型波形，通常是對稱

7、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電壓的零位。 目前所采用的檢測儀中， 零位指示是根據高壓 電阻分壓器的低壓輸出來定的，電阻分壓器的電壓等級一般最高為 50kV 。根 據高電位、地電位尖端電暈放電發(fā)生在電壓峰值的特性， 也可推算到試驗電壓 的 零位，只要人為在高壓端設置一個尖端電暈放電即可認定。 高壓端尖端電暈放電 的脈沖都格地疊加于正弦波的負峰值。圖 A2 橢圓基線掃描向識

8、別c. 根據橢圓基線掃描向。放電脈沖與各種干擾信號均在時基上占有相應的位置（ 即反映正弦波的電角度 ） ，如前所述，試品部放電脈沖總是疊加于正向 （ 或 反向 ） 的上升段，根據橢圓基線的掃描向，可確定放電脈沖和干擾信號的位置。 法是注入一脈沖 （ 可用機波 ） ，觀察橢圓基線上顯示的脈沖振蕩向 （ 必要時可用 X 軸擴展 ) 即為橢圓基線的掃描向，從而就能確定橢圓基線的相應電角度， 如圖 A2 所示。d. 整個橢圓波形的識別。局部放電測試，特別是現場測試，將各種干擾抑制到 很低的水平通常較困難。 經驗表明， 在示波屏上所顯示的波形， 即使有各種干擾 信號，只要不影響識別與判斷，就不必花很大的

9、精力將干擾信號全部抑制。A3 局部放電的基本圖譜A3.1 基本圖譜，見表 A1 。表 A1 局部放電的基本圖譜續(xù)表A3.2 局部放電的基本圖譜說明類型 1放電模型：絕緣結構中僅有一個與電場向垂直的氣隙；放電響應： 放電脈沖疊加于正及負峰之前的位置， 對稱的兩邊脈沖幅值及頻率基本相等，但有時上下幅值的不對稱度 3：1 仍屬正常；放電量與試驗電壓的關系： 起始放電后， 放電量增至某一水平時， 隨試驗電壓上升放電量保持不變。熄滅電壓基本相等或略低于起始電壓。類型 2放電模型：絕緣結構中僅有一個與電場向垂直的氣隙；放電響應： 放電脈沖疊加于正及負峰之前的位置， 對稱的兩邊脈沖幅值及頻率基 本相等，但有

10、時上下幅值的不對稱度 3：1 仍屬正常；放電量與試驗電壓的關系： 起始放電后， 放電量增至某一水平時， 隨試驗電壓上 升放電量保持不變。 熄滅電壓基本相等或略低于起始電壓， 若試驗電壓上升至某 一值并維持較長時間 （如 30min） ，熄滅電壓將會高于起始電壓， 且放電量將會下 降；若試驗電壓維持達 1h，熄滅電壓會更大于起始電壓， 并且高于第一次 （30min 時）的值，放電量也進一步下降。類型 3放電模型： （1）兩絕緣體之間的氣隙放電 （2）表面放電放電響應： 放電脈沖疊加于正及負峰之前的位置， 對稱的兩邊脈沖幅值及頻率基 本相等，但有時上下幅值的不對稱度 3：1 仍屬正常。放電剛開始時

11、，放電脈沖 尚能分辨，隨后電壓上升， 某些放電脈沖向試驗電壓的零位向移動， 同時會出現 幅值較大的脈沖，脈沖分辨率逐漸下降，直至不能分辨；放電量與試驗電壓的關系： 起始放電后， 放電量隨電壓上升而穩(wěn)定增長； 熄滅電 壓基本相等或低于起始電壓。類型 4放電模型：絕緣結構含有各種不同尺寸的氣隙 （多屬澆注絕緣結構 ）； 放電響應： 放電脈沖疊加于正及負峰之前的位置， 對稱的兩邊脈沖幅值及頻率基 本相等，但有時上下幅值的不對稱度 31 仍屬正常。放電剛開始時，放電脈沖 尚能分辨，隨后電壓上升， 某些放電脈沖向試驗電壓的零位向移動， 同時會出現 幅值較大的脈沖，脈沖分辨率逐漸下降，直至不能分辨；放電量

12、與試驗電壓的關系： 若試驗電壓上升或下降速率較快， 起始放電后， 放電 量隨試驗電壓上升而穩(wěn)定增長， 熄滅電壓基本相等或略低于起始放電電壓。 如在 某高電壓下維持一定時間 （如 15min） ，放電量會逐漸下降， 熄滅電壓會略高于起 始電壓 （因澆注絕緣局部放電會導致氣隙壁四產生導電物質 ）。類型 5放電模型：絕緣結構僅含有一個扁平的氣隙 （多屬電機絕緣 ）放電響應： 放電脈沖疊加于正及負峰之前的位置， 對稱的兩邊脈沖幅值及頻率基 本相等，但有時上下幅值的不對稱度 31 仍屬正常。放電剛開始時，放電脈沖 尚能分辨，隨后電壓上升， 某些放電脈沖向試驗電壓的零位向移動， 同時會出現 幅值較大的脈沖

13、，脈沖分辨率逐漸下降，直至不能分辨；放電量與試驗電壓的關系： 起始放電后， 放電量隨試驗電壓上升穩(wěn)定增長。 如電 壓上升及下降速率較快， 熄滅電壓等于或略低于起始電壓； 如在某高電壓下持續(xù) 一段時間 （如 10min） ，熄滅電壓和起始電壓的幅值會降低，幅值略有上升。類型 6放電模型： 絕緣結構為液體與含有潮氣的紙板復合絕緣。 電場下，紙板會產生氣 泡，導致放電，進一步使氣泡增多；放電響應：如在某一高電壓下持續(xù) 1min ，放電量迅速增長，若立即降壓，則熄 滅電壓等于或略低于起始電壓；若電壓維持 1min 以上再降壓，放電量會隨電壓 逐漸下降。如放電熄滅后立刻升壓則起始放電電壓幅值將大大低于原

14、始的起始及 熄滅電壓。若將絕緣靜止一天以上，則其起始、熄滅電壓將會復原； 放電量與試驗電壓的關系：如在某一高電壓下持續(xù) 1min ，放電量迅速增長，若 立即降壓，則熄滅電壓等于或略低于起始電壓；若電壓維持 1min 以上再降壓， 放電量會隨電壓逐漸下降。 如放電熄滅后立刻升壓則起始放電電壓幅值將大大低 于原始的起始及熄滅電壓。 若將絕緣靜止一天以上， 則其起始、 熄滅電壓將會復 原。類型 7放電模型： 絕緣結構中僅含有一個氣隙， 位于電極的表面與介質部氣隙的放電響 應不同放電響應： 放電脈沖疊加于電壓的正及負峰值之前， 兩邊的幅值不盡對稱， 幅值 大的頻率低，幅值小的頻率高。兩幅值之比通常大于

15、31，有時達 101。總的放電響應能分辨出；放電量與試驗電壓的關系：放電一旦起始，放電量基本不變，與電壓上升無關。 熄滅電壓等于或略低于起始電壓。類型 8放電模型： (1)一簇不同尺寸的氣隙，位于電極的表面，但屬封閉型 (2)電極與絕 緣介質的表面放電，氣隙不是封閉的；放電響應：放電脈沖疊加于電壓的正及負峰值之前，兩邊幅值比通常為31 有 時達 101；隨電壓上升，部份脈沖向零位向移動，放電起始后，脈沖分辨率尚 可；繼續(xù)升壓，分辨率下降，直至不能分辨；放電量與試驗電壓的關系： 放電起始后， 放電量隨電壓的上升逐漸增大， 熄滅電 壓等于或略低于起始電壓。如電壓持續(xù)時間在 10min 以上，放電響

16、應會有些變 化。A4 干擾波的基本圖譜A4.1 基本圖譜，見表 A3 。表 A3 干擾波的基本圖譜續(xù)表A4.2 干擾波的基本圖譜說明類型 9干擾源：懸浮電位放電： 在電場中兩懸浮金屬物體間， 或金屬物與大地間產生的 放電；放電響應：波形有現兩種情況： (1)正負兩邊脈沖等幅、等間隔及頻率相同 (2)兩 邊脈沖成對出現，對與對間隔相同，有進會在基線往復移動；放電量與試驗電壓的關系：起始放電后有 3 種類型： (1)放電量保持不變，與電 壓有關，熄滅電壓與起始電壓完全相等 (2)電壓繼續(xù)上升，在某一電壓下放電突 然消失；電壓繼續(xù)上升后再下降，會在前一消失電壓下再次出現放電 (3)隨電壓 上升，放電

17、量逐漸減小，放電脈沖隨之增加。類型 10干擾源：針尖對平板或大地的氣體介質；放電響應： 較低電壓下產生電暈放電， 放電脈沖總疊加于電壓的峰值位置。 如位 于負峰值處，放電源處于高電位；如位于正峰處，放電源處于低電位。這可幫助 判斷電壓的零位；放電量與試驗電壓的關系： 起始放電后電壓上升， 放電量保持不變， 惟脈沖密度 向兩邊擴散、放電頻率增加，但尚能分辨；電壓再升高，放電脈沖頻率增至逐漸 不可分辨。類型 11干擾源：針尖對平板或大地的液體介質 放電響應： 較低電壓下產生電暈放電， 放電脈沖總疊加于電壓的峰值位置。 如位 于負峰值處，放電源處于高電位；如位于正峰處，放電源處于低電位。這可幫助 判

18、斷電壓的零位， 一對脈沖對稱的出現在電壓正或負峰處， 每一簇的放電脈沖時 間間隔均各自相等。但兩簇的幅值及時間間隔不等，幅值較小的一簇幅值相等、 較密；放電量與試驗電壓的關系： 一簇較大的脈沖起始電壓較低， 放電量隨電壓上升增 加；一簇較小的脈沖起始電壓較高，放電量與電壓無關，保持不變；電壓上升， 脈沖頻率密度增加，但尚能分辨；電壓再升高，逐漸變得不可分辨。類型 12干擾源：試品部、試驗回路中導電部分的接觸不良；放電響應：兩簇脈沖位于試驗電源零位的不規(guī)則的干擾脈沖， 基本等幅， 與電壓 成比例；放電量與試驗電壓的關系： 放電量與電壓成比例， 有時接觸處完全導通時會使干 擾自行消除。類型 13干擾源