局部放電測量原理及方法

1、2 局部放電試驗復合介質中的電場分布局部放電：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(電極)附近，也可發(fā)生在其它位置。特性：局部放電發(fā)生在電極之間，但放電并未貫穿電極。原因：設備絕緣內部存在缺陷，在高電壓作用下，缺陷發(fā)生重復性擊穿?，F象：絕緣內氣體的擊穿，局部范圍內固體或液體介質擊穿，電極表面尖端放電等。危害：放電能量小，短時存在不影響電氣設備的絕緣強度。長期存在將產生累積效應，使絕緣性能逐漸劣化，最后導致整個絕緣擊穿。第一節(jié) 局部放電特征及原理1、局部溫度升高。在發(fā)生局部放電的氣隙內，局部溫度可達1000oC。2、帶電粒子高速碰撞。3、化學腐蝕。局部放電產生臭氧，臭氧

2、與氮生成一氧化氮和二氧化氮，再與水蒸氣反應生成硝酸。局部放電導致絕緣劣化的原因主要物理過程：電荷轉移其它方面：電能損耗、電磁輻射；超聲波、光、熱、新的生成物等。伴隨著電荷轉移，最明顯的特征是反映到試品施加電壓的兩端，有微弱的脈沖電壓信號。局部放電伴隨的物理現象以絕緣介質中存在的氣泡為例：1、工頻電壓施加在絕緣介質兩端，氣泡上承受一定的電壓；2、氣泡兩端的電壓上升到氣泡的擊穿電壓時，則發(fā)生放電；3、放電過程使大量中性氣體分子電離，變成正離子和電子或負離子，形成了大量的空間電荷。局部放電發(fā)生過程4、局部放電產生的空間電荷在外加電場作用下遷移到氣泡壁上，形成了與外加電場方向相反的內部電壓，這時氣泡上

3、剩余電壓是外部電壓與內部電壓的疊加；5、當氣泡上的實際電壓小于氣泡的擊穿電壓時，局部放電停止；當氣泡上的電壓隨外加電壓的上升而上升，直到重新到達其擊穿電壓時，氣泡再次擊穿，出現第二次放電。第一次放電第二次放電第n次放電局部放電發(fā)生與否？檢測由于局部放電產生的微小電壓脈沖，并計算出放電電荷量。局部放電測量原理視在放電量q：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。局部放電起始電壓Ui：是指試驗電壓從不產生局部放電的較低電壓逐漸增加時，在試驗中局部放電量超過某一規(guī)定值時的最低電壓值。局部放電熄滅電

4、壓Ue：是指試驗電壓從超過局部放電起始電壓的較高值逐漸下降時，在試驗中局部放電量小于某一規(guī)定值時的最高電壓值。名詞術語實際放電量qr和視在放電量qa的關系（1） ，因此 ；（2）兩個視在放電量qa相同的試品，不能直接通過qa的大小比較實際放電量的大??；也就是說，兩個相同的試品，不能通過局部放電量的測量，判斷兩個試品局部放電的嚴重程度。不同位置局部放電特征1、絕緣介質內部氣泡局部放電波形外加電壓較低外加電壓較高特點：（1）正負半周放電脈沖的圖形基本上對稱；（2）90和270之后的一段相位內不會出現放電脈沖。2、電極與絕緣介質之間氣隙局部放電波形 特點：（1）正負半周放電脈沖不對稱；（2）高壓端，

5、正半周放電大而疏，后半周放電小而密；（3）低壓端，反之。3、極不均勻電場局部放電（電暈放電）放電發(fā)生在局部區(qū)域，沒有貫穿整個電極典型不均勻電場：尖-板電極電暈放電波形特點電壓較低電壓較高特點：（1）正負半周放電脈沖不對稱；（2）局部放電總是先出現在負半周；（3）隨著電壓升高，正半周開始出現局部放電。根據局部放電產生的各種物理、化學現象，如電荷的交換，發(fā)射電磁波、聲波、發(fā)熱、光、產生分解物等，有多種測量局部放電的方法。測量方法分為兩大類：電測法、非電測法兩大類。電測法包括：脈沖電流法、無線電干擾法、介質損耗分析法等；非電測法包括：聲測法、光測法、化學檢測法和紅外熱測法等。第二節(jié) 局部放電測試方法

6、1、局部放電引起電極間的電荷轉移，從而引起試樣外部電極上的電壓變化。2、局部放電持續(xù)時間很短（氣隙中10 ns量級；油隙中1s量級）。根據Maxwell電磁理論，短持續(xù)時間的放電脈沖向外產生電磁輻射。3、局部放電產生能量損耗。電測法基于的測量原理局部放電試驗220kV 及以上：1）大修更換絕緣部件或部分繞組后；2）必要時在線端電壓為1.5Um/ 3 時，放電量一般不大于500pC； 在線端電壓為1.3Um/ 3 時， 放電量一般不大于300pC1）110kV 電壓等級的變壓器大修后，可參照執(zhí)行2）必要時，如：運行中變壓器油色譜異常，懷疑存在放電性故障時1、脈沖電流法（電荷轉移）：三種基本測量電

7、路并聯測量電路、串聯測量電路、橋式測量電路電測法2、無線電干擾電壓法（電磁輻射）：通過射頻傳感器檢測放電信號射頻傳感器：電容傳感器、Rogowski線圈電流傳感器、射頻天線傳感器等。Tan能夠反映介質損耗，介質損壞將導致tan增加。因此可以通過測量tg值來反映局部放電能量，從而判斷絕緣材料和結構的性能情況。3、介質損耗分析法（能量損耗）：介質損耗分析法特別適用于測量低氣壓中存在的輝光或者亞輝光放電。輝光放電不產生放電脈沖信號，而亞輝光放電的脈沖上升沿時間太長，普通的脈沖電流法檢測裝置中難以檢測出來。非電檢測法1、超聲波法優(yōu)點：方法簡單，不受環(huán)境條件限制。缺點：靈敏度較低，不能直接定量。傳感器：

8、壓電陶瓷2、紅外檢測3、色譜分析法本試驗在所有高壓絕緣試驗之后進行，必要時可在耐壓試驗前后各進行一次，以資比較。試品的表面應清潔干燥，試品在試驗前不應受機械、熱的作用。油浸絕緣的試品經長途運輸顛簸或注油工序之后通常應靜止48h后，方能進行試驗。測定回路的背景噪聲水平。背景噪聲水平應低于試品允許放電量的50%，當試品允許放電量較低(如小于10pC)時，則背景噪聲水平可以允許到試品允許放電量的100%?，F場試驗時，如以上條件達不到，可以允許有較大干擾，但不得影響測量讀數。試驗前對試品的要求電源網絡的干擾。各類電磁場輻射的干擾。試驗回路接觸不良、各部位電暈及試驗設備的內部放電。接地系統(tǒng)的干擾。金屬物

9、體懸浮電位的放電局部放電測量時的干擾來源根據干擾來源與途徑采取的抑制干擾措施。電源濾波器屏蔽式隔離變壓器高壓濾波器全屏蔽試驗室利用儀器功能和選擇接線方式抑制干擾的措施。平衡接線法模擬天線平衡法儀器帶有選通(窗口)元件系統(tǒng)干擾的抑制措施高壓端部電暈放電的抑制措施。高 壓端 部 電暈放電的抑制，主要是選用合適的無暈環(huán)(球)及無暈導電桿作為高壓連線接地干擾的抑制。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為了提高測量精度，在測量中應采取的措施：（1）試驗中所使用的設備應盡量采用無暈設備，特別是試驗變壓器和耦合電容Ck。（2）濾波器應能保證電源與測量回路的高頻隔離。（3）試驗時

10、間應盡量選擇在干擾較小的時段，如夜間等。（4）測量回路的參數配合要適當， 耦合電容要盡量小于試品電容Cx，使得在局部放電時Cx與Ck間能很快地轉換電荷。（5）必須對測量設備進行校準。局部放電的圖譜識別絕緣結構中僅有一個與電場方向垂直的氣隙放電脈沖正、負對稱；幅值及頻率基本相等。（正、負幅值不對稱度3：1仍屬正常。） 放電量與試驗電壓的關系是起始放電后，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。絕緣結構內含有各種不同尺寸的氣隙放電脈沖正、負對稱；幅值及頻率基本相等。（正、負幅值不對稱度3：1仍屬正常。）放電開始時，放電脈沖尚能分辨；隨后電壓上升，出現幅

11、值較大的脈沖，脈沖分辨率逐漸下降，直至不能分辨。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。絕緣結構中僅含有一個氣隙位于電極的表面正、負半周幅值不對稱，幅值大的頻率低，幅值小的頻率高。（兩幅值之比通常大于3：1，有時達10：1）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。 圖（d），(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。放電脈沖疊加于電壓的止及負峰值之前兩邊幅值比通常為3:1，有時達10：1。隨電壓上升，部份脈沖向零位方向移動.放電起始后，脈沖分辨率尚可;繼續(xù)升壓，分辨率

12、下降直至不能分辨。放電起始后放電皇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10 min以后，放電響應會有些變化。 圖（e）干擾源為針尖對平板或大地的液體介質。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，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。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。 圖（f），針尖對平板或大地的氣體介質。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。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。 圖（g），懸浮電位放電。在電場中兩懸浮金屬物體間，