局部放電試驗 (2)

1、局部放電試驗局部放電試驗第一節(jié)第一節(jié) 局部放電特性及原理局部放電特性及原理一、局部放電測試目的及意義一、局部放電測試目的及意義局部放電：局部放電：是指設備絕緣系統(tǒng)中部分被擊穿的電氣放電，是指設備絕緣系統(tǒng)中部分被擊穿的電氣放電，這種放電可以發(fā)生在導體這種放電可以發(fā)生在導體( (電極電極) )附近，也可發(fā)生在其它附近，也可發(fā)生在其它位置。位置。局部放電的種類：局部放電的種類：絕緣材料內(nèi)部放電（固體絕緣材料內(nèi)部放電（固體-空穴；液體空穴；液體-氣泡）；氣泡）；表面放電；表面放電；高壓電極尖端放電。高壓電極尖端放電。局部放電的產(chǎn)生：設備絕緣內(nèi)部存在弱點或生產(chǎn)過程中局部放電的產(chǎn)生：設備絕緣內(nèi)部存在弱點或

2、生產(chǎn)過程中造成的缺陷，在高壓電場作用下發(fā)生重復擊穿和熄滅現(xiàn)造成的缺陷，在高壓電場作用下發(fā)生重復擊穿和熄滅現(xiàn)象象-局部放電。局部放電。局部放電的特點：局部放電的特點：放電能量很小，短時間內(nèi)存在不影響電氣設備的絕緣放電能量很小，短時間內(nèi)存在不影響電氣設備的絕緣強度；強度；對絕緣的危害是逐漸加大的，它的發(fā)展需要一定時間對絕緣的危害是逐漸加大的，它的發(fā)展需要一定時間-累計效應累計效應-缺陷擴大缺陷擴大-絕緣擊穿。絕緣擊穿。對絕緣系統(tǒng)壽命的評估分散性很大。發(fā)展時間、局放對絕緣系統(tǒng)壽命的評估分散性很大。發(fā)展時間、局放種類、產(chǎn)生位置、絕緣種類等有關。種類、產(chǎn)生位置、絕緣種類等有關。局部放電試驗屬非破壞試驗。

3、不會造成絕緣損傷。局部放電試驗屬非破壞試驗。不會造成絕緣損傷。局部放電測試的目的和意義：局部放電測試的目的和意義：確定試品是否存在放電及放電是否超標確定試品是否存在放電及放電是否超標,確定局部放電起確定局部放電起始和熄滅電壓。始和熄滅電壓。發(fā)現(xiàn)其它絕緣試驗不能檢查出來的絕緣發(fā)現(xiàn)其它絕緣試驗不能檢查出來的絕緣局部隱形缺陷及故障。局部隱形缺陷及故障。局部放電主要參量：局部放電主要參量：局部放電的視在電荷局部放電的視在電荷q： 電荷瞬時注入試品兩端時電荷瞬時注入試品兩端時,試品兩端電壓的瞬時變化量與試品兩端電壓的瞬時變化量與試品局部放電本身所引起的電壓瞬變量相等的電荷量試品局部放電本身所引起的電壓瞬

4、變量相等的電荷量,一一般用般用pC(皮庫皮庫)表示。表示。局部放電試驗電壓：局部放電試驗電壓： 按相關規(guī)定施加的局部放電試驗電壓，在此電壓下局部按相關規(guī)定施加的局部放電試驗電壓，在此電壓下局部放電量不應超過規(guī)定的局部放電量值。放電量不應超過規(guī)定的局部放電量值。規(guī)定的局部放電量值：規(guī)定的局部放電量值： 在規(guī)定的電壓下，對給定的試品，在規(guī)程或規(guī)范中規(guī)定在規(guī)定的電壓下，對給定的試品，在規(guī)程或規(guī)范中規(guī)定的局部放電參量的數(shù)值。的局部放電參量的數(shù)值。 局部放電起始電壓局部放電起始電壓Ui： 試品兩端出現(xiàn)局部放電時，施加在試品兩端的電壓值。試品兩端出現(xiàn)局部放電時，施加在試品兩端的電壓值。局部放電熄滅電壓局部

5、放電熄滅電壓Ui: 試品兩端局部放電消失時試品兩端局部放電消失時的電壓值。（理論上比起始電的電壓值。（理論上比起始電壓低一半，但實際上要低很多壓低一半，但實際上要低很多5%-20%甚至更低）甚至更低）二、局部放電機理：二、局部放電機理：內(nèi)部放電：絕緣材料中含有氣隙、油隙、雜質(zhì)等，在電場內(nèi)部放電：絕緣材料中含有氣隙、油隙、雜質(zhì)等，在電場的作用下會出現(xiàn)介質(zhì)內(nèi)部或介質(zhì)與電極之間的放電。等效的作用下會出現(xiàn)介質(zhì)內(nèi)部或介質(zhì)與電極之間的放電。等效原理圖：原理圖： Ug Cb Cg Ca Ua Cg: 空穴電容空穴電容 Ca：介質(zhì)其余部分電容介質(zhì)其余部分電容 Cb：與空穴串聯(lián)部分的電容與空穴串聯(lián)部分的電容 U

6、a：外施電壓外施電壓 Ua Ug Cg放電放電 局部放電局部放電 放電的產(chǎn)生與介質(zhì)內(nèi)部電放電的產(chǎn)生與介質(zhì)內(nèi)部電場分布有關，空穴與介質(zhì)完好部分電壓分布關系如下：場分布有關，空穴與介質(zhì)完好部分電壓分布關系如下：介質(zhì)總電容介質(zhì)總電容:設空穴與其串聯(lián)部分介質(zhì)的總電容設空穴與其串聯(lián)部分介質(zhì)的總電容Cn: bgbgaXCCCCCCbgbgnCCCCC因為介質(zhì)電容充電電荷因為介質(zhì)電容充電電荷q=UC C=S/d Eg:空穴電場強度空穴電場強度 g:空穴介電常數(shù)空穴介電常數(shù) Eb:與空穴串聯(lián)部分電場強度與空穴串聯(lián)部分電場強度 b: 與空穴串聯(lián)部分介電常數(shù)與空穴串聯(lián)部分介電常數(shù)設設qn為空穴充電電荷為空穴充電電

7、荷 Ug=qn/Cg空穴電場強度空穴電場強度Eg= Ug/dg=q/dgCg gbbgbabgbgggagddUCCCCCdUEdg:空穴距離空穴距離 db:串聯(lián)部分完好介質(zhì)厚度串聯(lián)部分完好介質(zhì)厚度介質(zhì)中平均場強介質(zhì)中平均場強)(dbdgUaEavgbEavEgEavEgbgg=1空穴大多為空氣空穴大多為空氣 b1 所以空穴的所以空穴的E高于完好介質(zhì)高于完好介質(zhì),同時，完好介質(zhì)的臨界場強遠高于空氣，如環(huán)氧樹脂同時，完好介質(zhì)的臨界場強遠高于空氣，如環(huán)氧樹脂Ec=200-300(kV/cm),而空氣為而空氣為25-30(kV/cm)，當外當外施電壓達一定值時空穴首先擊穿施電壓達一定值時空穴首先擊穿

8、,其它介質(zhì)完好其它介質(zhì)完好,形成局部放形成局部放電。電。局部放電脈沖局部放電脈沖: ua uc ug 空穴擊穿空穴擊穿 uc ur 放電放電熄滅熄滅 uc重新建立重新建立 ug空穴擊穿空穴擊穿 連續(xù)放電連續(xù)放電 由于放電時空由于放電時空穴電壓下降時間很短約穴電壓下降時間很短約10-7s相當一脈沖波。相當一脈沖波。內(nèi)部放電總是出現(xiàn)在電源的內(nèi)部放電總是出現(xiàn)在電源的一、三象限，脈沖次數(shù)隨著一、三象限，脈沖次數(shù)隨著外施電壓的上升而增多，放外施電壓的上升而增多，放電波形大多比較對稱且較密，電波形大多比較對稱且較密，一般呈線性關系。一般呈線性關系。2.表面放電：表面放電： 由于在套管法蘭、電纜終端及導體與

9、介質(zhì)彎角處產(chǎn)生由于在套管法蘭、電纜終端及導體與介質(zhì)彎角處產(chǎn)生一平行表面的場強分量，當場強較高時會產(chǎn)生表面放電。一平行表面的場強分量，當場強較高時會產(chǎn)生表面放電。放電波形與電極形狀有關，放電波形一般不對稱且較稀。放電波形與電極形狀有關，放電波形一般不對稱且較稀。 ErEd3. 電暈放電：在電場極不均勻的情電暈放電：在電場極不均勻的情況下，導體表面的電場強度達到附?jīng)r下，導體表面的電場強度達到附近氣體的擊穿場強發(fā)生的放電。電近氣體的擊穿場強發(fā)生的放電。電暈放電大多發(fā)生在電極邊緣、導體暈放電大多發(fā)生在電極邊緣、導體尖端周圍，電暈放電一般發(fā)生在負尖端周圍，電暈放電一般發(fā)生在負半周。半周。三、放電量與各參

10、數(shù)間的關系三、放電量與各參數(shù)間的關系一個脈沖真實放電量一個脈沖真實放電量qr，Ug、Ur等參數(shù)在實際試品中等參數(shù)在實際試品中是不可知的，同時絕緣缺陷各不相同，故真實放電量是不可知的，同時絕緣缺陷各不相同，故真實放電量是不可以直接測量的。是不可以直接測量的。局部放電將引起絕緣上所施加電壓的變化局部放電將引起絕緣上所施加電壓的變化,產(chǎn)生一個產(chǎn)生一個U,同時也引起絕緣介質(zhì)中電荷同時也引起絕緣介質(zhì)中電荷q的轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)移,我們稱之為視我們稱之為視在放電量。在放電量。 第二節(jié)第二節(jié) 局部放電測量方法局部放電測量方法局部放電會產(chǎn)生各種物理、化學變化，如發(fā)生局部放電會產(chǎn)生各種物理、化學變化，如發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移交換，

11、發(fā)射電磁波、聲波、發(fā)熱、發(fā)電荷轉(zhuǎn)移交換，發(fā)射電磁波、聲波、發(fā)熱、發(fā)光、產(chǎn)生分解物等，所以有很多測量局部放電光、產(chǎn)生分解物等，所以有很多測量局部放電的方法，一般分為電測法和非電測法。的方法，一般分為電測法和非電測法。一、超聲波局部放電測量原理一、超聲波局部放電測量原理超聲波是一種振蕩頻率高于超聲波是一種振蕩頻率高于20kHz的聲波，超的聲波，超聲波的波長較短，可以在氣體、液體和固體等聲波的波長較短，可以在氣體、液體和固體等媒介中傳播，傳播的方向性較強、故能量較集媒介中傳播，傳播的方向性較強、故能量較集中，因此通過超聲波測試技術可以測定局部放中，因此通過超聲波測試技術可以測定局部放電的位置和放電程

12、度。電的位置和放電程度。超聲波局部放電測量特點：超聲波局部放電測量特點： 1. 可以較準確的測定局部放電的位置?？梢暂^準確的測定局部放電的位置。2. 測量簡便。可在被測設備外殼任意安裝傳感器。測量簡便。可在被測設備外殼任意安裝傳感器。3. 不受電源信號的干擾。不受電源信號的干擾。4. 測試靈敏度低，不能直接定量測試靈敏度低，不能直接定量。一、一、 超聲波傳感器的原理及應用超聲波傳感器的原理及應用1. 超聲波傳感器的原理超聲波傳感器的原理:壓電效應壓電效應 單片陶瓷振動子單片陶瓷振動子 ft/r2 t: 振動子厚度振動子厚度 r：振動子半徑振動子半徑 采用密封結構傳感器采用密封結構傳感器 根據(jù)不

13、同的尺寸作成不同頻率的根據(jù)不同的尺寸作成不同頻率的傳感器傳感器 。 局部放電超聲測量局部放電超聲測量 電測法與超聲法聯(lián)合測量電測法與超聲法聯(lián)合測量 以電信號為時間零點測量與超聲以電信號為時間零點測量與超聲信號的時間差信號的時間差t 計算出放電點與傳感器的距離計算出放電點與傳感器的距離s=vt v=1.42mm/s（油中）油中）1. 其他非電檢測方法其他非電檢測方法 光檢測法光檢測法 透明介質(zhì)透明介質(zhì) 電纜芯電纜芯 水介質(zhì)水介質(zhì) 光電倍增管觀察光電倍增管觀察熱檢測法熱檢測法 嚴重放電嚴重放電 局部熱效應局部熱效應 熱電偶熱電偶 測溫升測溫升放電產(chǎn)物分析法放電產(chǎn)物分析法 分解氣體分解氣體 分析化學

14、生成物分析化學生成物 推斷放程推斷放程度度 壓 電超 聲傳 感器 阻抗變換前置放大濾波放大 器數(shù)字局部放電測試儀75同軸電纜同軸電纜 第三節(jié)第三節(jié) 脈沖電流測量原理及方法脈沖電流測量原理及方法 局部放電電測法：局部放電電測法：1.無線電干擾測量法無線電干擾測量法RIV：直接耦合或直接耦合或天線天線RIV表表 讀取讀取v 不能直接讀取放電量不能直接讀取放電量2.放電能量法：放電有能量損耗放電能量法：放電有能量損耗 測量一個周期的放電能量測量一個周期的放電能量3.脈沖電流法。脈沖電流法。IEC通用方法，直接通過檢測回路測量電壓通用方法，直接通過檢測回路測量電壓脈沖，靈敏度最高。脈沖，靈敏度最高。一

15、、一、 脈沖電流測量法儀器及接線脈沖電流測量法儀器及接線測量儀器主要有脈沖顯示儀和數(shù)字分析儀。測量儀器主要有脈沖顯示儀和數(shù)字分析儀。1.測試接線：測試接線： 并聯(lián)法試品一端接地，并聯(lián)法試品一端接地，檢測阻抗容量可較小。檢測阻抗容量可較小。 a并聯(lián)法并聯(lián)法試品一端可以不接地的試品一端可以不接地的采用串聯(lián)法采用串聯(lián)法。 b串聯(lián)法串聯(lián)法 c平衡法平衡法平衡法：將兩臺電容量相差不大的試品，相互作為耦合電平衡法：將兩臺電容量相差不大的試品，相互作為耦合電容并平衡抑制干擾。靈敏度略低于直測法。容并平衡抑制干擾。靈敏度略低于直測法。儀器測得的信號儀器測得的信號Uf=Ua-Ub 檢測阻抗：檢測阻抗： 測量阻抗

16、測量阻抗Z Zm m。測量阻抗是一個四端網(wǎng)絡的元件，它可以是測量阻抗是一個四端網(wǎng)絡的元件，它可以是電阻電阻R R 或電感或電感L L的單一元件，也可以是電阻電容并聯(lián)或電阻的單一元件，也可以是電阻電容并聯(lián)或電阻電感并聯(lián)的電感并聯(lián)的RC RC 和和RL RL 電路，也可以由電阻、電感、電容組電路，也可以由電阻、電感、電容組成成RLC RLC 調(diào)諧回路。調(diào)諧回路。調(diào)諧回路的頻率特性應與測量儀器的工作頻率相匹配。測調(diào)諧回路的頻率特性應與測量儀器的工作頻率相匹配。測量阻抗應具有阻止試驗電源頻率進入儀器的頻率響應。連量阻抗應具有阻止試驗電源頻率進入儀器的頻率響應。連接測量阻抗和測量儀器中的放大單元的連線，

17、通常為單屏接測量阻抗和測量儀器中的放大單元的連線，通常為單屏蔽同軸電纜蔽同軸電纜。RC型頻帶寬、噪聲大型頻帶寬、噪聲大,試品電流大時阻抗上有工頻分量試品電流大時阻抗上有工頻分量。RCL型對工頻呈低阻抗，對放電脈沖檢測靈敏度較高，頻型對工頻呈低阻抗，對放電脈沖檢測靈敏度較高，頻帶較窄，噪聲水平較低。帶較窄，噪聲水平較低。RCL型應用普遍。型應用普遍。 一、等效回路的校正：在試品兩端主入已知電荷量，得到一、等效回路的校正：在試品兩端主入已知電荷量，得到需要的視在放電量，測量比較試品放電量之間的換算系數(shù)。需要的視在放電量，測量比較試品放電量之間的換算系數(shù)。1.校正方法：注入校正方法：注入q0=UN.

18、Cq 試 品 的 電 容試 品 的 電 容 C x 為 已 知 ，為 已 知 ， C x 兩 端 的 電 荷 ：兩 端 的 電 荷 ： q 0 = UN CxCq/Cx+Cq Cq Cx 所以所以q0UN.Cq 一般一般Cq為固定值，為固定值，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)UN得到不同的得到不同的q0值。值。不論采用何種接線，校準信號必不論采用何種接線，校準信號必須從試品兩端注入。須從試品兩端注入。 如采用示波器觀察脈沖，應先調(diào)節(jié)寬帶放大器的增益，如采用示波器觀察脈沖，應先調(diào)節(jié)寬帶放大器的增益，得到一個高度為得到一個高度為L0mm的脈沖，然后計算單位刻度的放電量的脈沖，然后計算單位刻度的放電量q0/ L 0，此時此

19、時L0= q0。試品冊得的視在放電量試品冊得的視在放電量q= UN.Cq（L/ L0）若放大器變檔則：若放大器變檔則：q= UN.Cq（L/ L0）10(N1-N2) 示波器讀數(shù)示波器讀數(shù) L:測量信號高度測量信號高度 ；L0：校正信號高度校正信號高度 N1:測量檔位測量檔位 N2:校校正檔位正檔位 放電表讀數(shù)：放電表讀數(shù)：q= UN.Cq（x/x0）10(N1-N2 ）X: 測量信號讀數(shù)；測量信號讀數(shù)；x0：校正信號讀數(shù)校正信號讀數(shù) 一般放大器總增益一般放大器總增益100dB，分為分為5個檔位，每個檔位為個檔位，每個檔位為20dB, 放大器頻率范圍：放大器頻率范圍：20-200kHz例：校正

20、信號為例：校正信號為X= 100pC UN=10V Cq=10PF 調(diào)節(jié)放大器使讀數(shù)為調(diào)節(jié)放大器使讀數(shù)為X0=100格格 放大器檔位為放大器檔位為N2=3（此時放大器微調(diào)不能再動）此時放大器微調(diào)不能再動）測量信號讀數(shù)測量信號讀數(shù) X=50格格 N1=3 則則q= 1010（50/100）10(3-3)=50 Pc 若若X=50格格 N1=4 則則q= 1010（50/100）10(4-3)=500 pC一、一、 方波發(fā)生器及校正電容方波發(fā)生器及校正電容Cq的選擇的選擇方波的要求：上升時間不大于方波的要求：上升時間不大于0.1s校正電容校正電容Cq的選擇的選擇: Cq0.1Cx 一般為一般為10

21、 pC或或100 pC第四節(jié)第四節(jié) 互感器局部放電測量互感器局部放電測量 1.電流互感器局部放電測量接線：電流互感器局部放電測量接線： Ck：耦合電容器可選用耦合電容器可選用500- 6000pF高壓電容，本身局放高壓電容，本身局放 小于試品允許值的小于試品允許值的50% 35Kv CT電容很小可采用串聯(lián)電容很小可采用串聯(lián) 法，利用法，利用T對地雜散電容作為對地雜散電容作為 Ck，不用不用Z。測量時二次短接測量時二次短接 后與鐵心一起接地。后與鐵心一起接地。標準：標準：GB1208-97電流互感器規(guī)定在電壓電流互感器規(guī)定在電壓1.2Um/3時放時放電量：交接時不大于電量：交接時不大于20pC

22、Um=1.15Un=1.1535=40.25kV試驗加壓：試驗加壓：1.2Um/3=1.240.25/1.732=27.89 kV2.電壓互感器局部放電測量回路電壓互感器局部放電測量回路 標準：標準： 相對地相對地 GB1207-97電壓互感器電壓互感器 規(guī)定在電壓規(guī)定在電壓1.2Um/3時放時放 電量：交接時不大于電量：交接時不大于20Pc。 相對相：在電壓相對相：在電壓1.2 Um放電量：在交接時不大于放電量：在交接時不大于20Pc。試試驗時一次、二次不應短路，試驗應作兩次，驗時一次、二次不應短路，試驗應作兩次，AX對調(diào)，放電對調(diào)，放電量取大的為最后結果。采用直接加壓法，如勵磁電流過大，量

23、取大的為最后結果。采用直接加壓法，如勵磁電流過大，應采用應采用3倍頻電源。倍頻電源。第五節(jié)第五節(jié) 電力變壓器局部放電試驗電力變壓器局部放電試驗1. 測量接線及試驗方法：測量接線及試驗方法：+ 相對相：在電壓相對相：在電壓1.2 Um放電量：在交接時不大于放電量：在交接時不大于20Pc。試試驗時一次、二次不應短路，試驗應作兩次，驗時一次、二次不應短路，試驗應作兩次，AX對調(diào)，放電對調(diào)，放電量取大的為最后結果。采用直接加壓法，如勵磁電流過大，量取大的為最后結果。采用直接加壓法，如勵磁電流過大，應采用應采用3倍頻電源。倍頻電源。第五節(jié)第五節(jié) 電力變壓器局部放電試驗電力變壓器局部放電試驗1. 測量接線及試驗方法：測量接線及試驗方法：+ 標準：標準：1.制造廠與用戶協(xié)商，天津電力公司規(guī)定小于制造廠與用戶協(xié)商，天津電力公司規(guī)定小于10pC；2.依照制造廠技術條件；依照制造廠技術條件；3.依據(jù)有關標準，如：依據(jù)有關標準，如：JB/DQ2628-90，樹脂絕緣樹脂絕緣干式變壓器質(zhì)量分等標準規(guī)定放電量應小于干式變壓器質(zhì)量分等標準規(guī)定放電量應小于50pC。加壓方法：低壓施加相對相加壓方法：低壓施加相對相1.5Um預加電壓，