局部放电试验

局部放电试验局部放电试验

第一节

局部放电特性及原理一、局部放电测试目的及意义局部放电：是指设备绝缘系统中部分被击穿的电气放电，这种放电可以发生在导体(电极)附近，也可发生在其它位置。局部放电的种类：①绝缘材料内部放电（固体-空穴；液体-气泡）；②表面放电；③高压电极尖端放电。局部放电的产生：设备绝缘内部存在弱点或生产过程中造成的缺陷，在高压电场作用下发生重复击穿和熄灭现象-局部放电。局部放电的特点：①放电能量很小，短时间内存在不影响电气设备的绝缘强度；②对绝缘的危害是逐渐加大的，它的发展需要一定时间-累计效应-缺陷扩大-绝缘击穿。③对绝缘系统寿命的评估分散性很大。发展时间、局放种类、产生位置、绝缘种类等有关。④局部放电试验属非破坏试验。不会造成绝缘损伤。局部放电测试的目的和意义：确定试品是否存在放电及放电是否超标,确定局部放电起始和熄灭电压。发现其它绝缘试验不能检查出来的绝缘局部隐形缺陷及故障。局部放电主要参量：①局部放电的视在电荷q：电荷瞬时注入试品两端时,试品两端电压的瞬时变化量与试品局部放电本身所引起的电压瞬变量相等的电荷量,一般用pC(皮库)表示。②局部放电试验电压：按相关规定施加的局部放电试验电压，在此电压下局部放电量不应超过规定的局部放电量值。③规定的局部放电量值：在规定的电压下，对给定的试品，在规程或规范中规定的局部放电参量的数值。

④局部放电起始电压Ui：试品两端出现局部放电时，施加在试品两端的电压值。⑤局部放电熄灭电压Ui:试品两端局部放电消失时的电压值。（理论上比起始电压低一半，但实际上要低很多5%-20%甚至更低）二、局部放电机理：内部放电：绝缘材料中含有气隙、油隙、杂质等，在电场的作用下会出现介质内部或介质与电极之间的放电。等效原理图：

UgCb

Cg

Ca

Ua

Cg:空穴电容

Ca：介质其余部分电容

Cb：与空穴串联部分的电容

Ua：外施电压

UaUgCg放电

局部放电

放电的产生与介质内部电场分布有关，空穴与介质完好部分电压分布关系如下：介质总电容:设空穴与其串联部分介质的总电容Cn:

因为介质电容充电电荷q=UCC=εS/dEg:空穴电场强度εg:空穴介电常数Eb:与空穴串联部分电场强度

εb:与空穴串联部分介电常数设qn为空穴充电电荷Ug=qn/Cg空穴电场强度Eg=Ug/dg=q/dgCg

dg:空穴距离db:串联部分完好介质厚度介质中平均场强

εg=1空穴大多为空气εb>1所以空穴的E高于完好介质,同时，完好介质的临界场强远高于空气，如环氧树脂Ec=200-300(kV/cm),而空气为25-30(kV/cm)，当外施电压达一定值时空穴首先击穿,其它介质完好,形成局部放电。局部放电脉冲:uaucug空穴击穿

ucur放电熄灭

uc重新建立

ug空穴击穿

连续放电

由于放电时空穴电压下降时间很短约10-7s相当一脉冲波。内部放电总是出现在电源的一、三象限，脉冲次数随着外施电压的上升而增多，放电波形大多比较对称且较密，一般呈线性关系。

2.表面放电电：由于在套套管法兰兰、电缆缆终端及及导体与与介质弯弯角处产产生一平平行表面面的场强强分量，，当场强强较高时时会产生生表面放放电。放电波形形与电极极形状有有关，放放电波形形一般不不对称且且较稀。。ErEd3.电晕放电电：在电电场极不不均匀的的情况下，导导体表面面的电场场强度达达到附近气体的的击穿场场强发生生的放电电。电晕放电大大多发生生在电极极边缘、、导体尖端周围围，电晕晕放电一一般发生生在负半周。三、放电电量与各各参数间间的关系系一个脉冲冲真实放放电量qr，Ug、Ur等参数在在实际试试品中是是不可知知的，同同时绝缘缘缺陷各各不相同同，故真真实放电电量是不不可以直直接测量量的。局部放电电将引起起绝缘上上所施加加电压的的变化,产生一个个ΔU,同时也引引起绝缘缘介质中中电荷q的转移,我们称称之为视视在放电电量。第二节局部放电电测量方方法局部放电电会产生生各种物物理、化化学变化化，如发发生电荷荷转移交交换，发发射电磁磁波、声声波、发发热、发发光、产产生分解解物等，，所以有有很多测测量局部部放电的的方法，，一般分分为电测测法和非非电测法法。一、超声声波局部部放电测测量原理理超声波是是一种振振荡频率率高于20kHz的声波，，超声波波的波长长较短，，可以在在气体、、液体和和固体等等媒介中中传播，，传播的的方向性性较强、、故能量量较集中中，因此此通过超超声波测测试技术术可以测测定局部部放电的的位置和和放电程程度。超声波局局部放电电测量特特点：1.可以较准准确的测测定局部部放电的的位置。。2.测量简便便。可在在被测设设备外壳壳任意安安装传感感器。3.不受电源源信号的的干扰。。4.测试灵敏敏度低，，不能直直接定量量。一、超声波传传感器的的原理及及应用1.超超声波传传感器的的原理:压电效效应单片陶瓷瓷振动子子f∝t/r2t:振动子厚厚度r：振动子半半径采用密封封结构传传感器根根据不不同的尺尺寸作成成不同频频率的传传感器。。局部放电电超声测测量电测法与与超声法法联合测测量以以电信信号为时时间零点点测量与与超声信信号的时时间差Δt计算出放放电点与与传感器器的距离离s=vΔΔtv=1.42mm/μs（（油中）1.其他非电电检测方方法①光检测测法透透明介介质电电缆缆芯水水介介质光光电电倍增管管观察②热检测法严严重放电局局部热效应热热电偶测测温升③放电产物分析法法分解气体分分析化学生生成物推断断放程度压电超声传感器阻抗变换前置放大滤波放大器器数字局部放电测试试仪75Ω同轴电缆第三节脉冲电流测量原理理及方法局部放电电测法：：1.无线电干扰扰测量法RIV：直接耦合或天线RIV表读取μv不能直接读取放电电量2.放电能量法：：放电有能量损耗耗测量一一个周期的放电能能量3.脉冲电流法。。IEC通用方法，直接通通过检测回路测量量电压脉冲，灵敏敏度最高。一、脉冲电流测量法仪仪器及接线测量仪器主要有脉脉冲显示仪和数字字分析仪。1.测试接线：并联法试品一端接接地，检测阻抗容量可较较小。a并联法试品一端可以不接接地的采用串联法。b串联法c平衡法平衡法：将两台电电容量相差不大的的试品，相互作为为耦合电容并平衡衡抑制干扰。灵敏敏度略低于直测法法。仪器测得的信号Uf=Ua-Ub检测阻抗：测量阻抗Zm。测量阻抗是一个四四端网络的元件，，它可以是电阻R或电感L的单一元件，也可可以是电阻电容并并联或电阻电感并并联的RC和RL电路，也可以由电电阻、电感、电容容组成RLC调谐回路。调谐回路的频率特特性应与测量仪器器的工作频率相匹匹配。测量阻抗应应具有阻止试验电电源频率进入仪器器的频率响应。连连接测量阻抗和测测量仪器中的放大大单元的连线，通通常为单屏蔽同轴轴电缆。RC型频带宽、噪声大大,试品电流大时时阻抗上有工频分分量。RCL型对工频呈低阻抗抗，对放电脉冲检检测灵敏度较高，，频带较窄，噪声声水平较低。RCL型应用普遍。一、等效回路的校校正：在试品两端端主入已知电荷量量，得到需要的视视在放电量，测量量比较试品放电量量之间的换算系数数。1.校正方法：注注入q0=UN.Cq试品的电容Cx为已知，Cx两端的电荷：q0=UNCxCq/Cx+CqCq<<Cx所以q0≈UN.Cq一般Cq为固定值，调节UN得到不同的q0值。不论采用何种接线线，校准信号必须须从试品两端注入入。如采用示波器观察察脉冲，应先调节节宽带放大器的增增益，得到一个高高度为L0mm的脉冲，然后计算算单位刻度的放电电量q0/L0，，此时L0=q0。试品册得的视在放放电量q=UN.Cq（L/L0）若放大器变档则：：q=UN.Cq（L/L0）×10(N1-N2)示波器读数L:测量信号高度；；L0：校正信号高度N1:测量档位N2:校正档位放电表读数：q=UN.Cq（x/x0）×10(N1-N2））X:测量信号读数；x0：校正信号读数一般放大器总增益益100dB，分为5个档位，每每个档位为20dB,放大器频率范围：：20-200kHz例：校正信号为X=100pCUN=10VCq=10PF调节放大器使读数数为X0=100格放大器档位为N2=3（此时放大器微调不不能再动）测量信号读数X=50格N1=3则q=10×10（50/100）×10(3-3)=50Pc若X=50格N1=4则q=10×10（50/100）×10(4-3)=500pC一、方波发生器及校正正电容Cq的选择方波的要求：上升升时间不大于0.1μs校正电容Cq的选择:Cq≤0.1Cx一般为10pC或100pC第四节互感器局部放电测测量1.电流互感器局局部放电测量接线线：Ck：耦合电容器可选用用500-6000pF高压电容，本身局局放小于试品允许值的的50%35KvCT电容很小可采用串串联法，利用T对地杂散电容作为为Ck，不用Z。测量时二次短接后与铁心一起接地地。标准：GB1208-97《电流互感器》规定定在电压1.2Um/√3时放电量：交接时时不大于20pCUm=1.15Un=1.15×35=40.25kV试验加压：1.2Um/√3=1.2×40.25/1.732=27.89kV2.电压互感器局局部放电测量回路路标准：相对地GB1207-97《电压互感器》规定在电压1.2Um/√3时放电量：交接时不大大于20Pc。相对相：在在电压1.2Um放电量：在在交接时不不大于20Pc。试验时一次次、二次不不应短路，，试验应作作两次，AX对调，放电电量取大的的为最后结结果。采用用直接加压压法，如励励磁电流过过大，应采采用3倍频频电源。第五节电电力变压器器局部放电电试验1.测量接线及及试验方法法：+相对相：在在电压1.2Um放电量：在在交接时不不大于20Pc。试验时一次次、二次不不应短路，，试验应作作两次，AX对调，放电电量取大的的为最后结结果。采用用直接加压压法，如励励磁电流过过大，应采采用3倍频频电源。第五节电电力变压器器局部放电电试验1.测量接线及及试验方法法：+标准：1.制造厂厂与用户协协商，天津津电力公司司规定小于于10pC；2.依照制造厂厂技术条件件；3.依据有有关标准，，如：JB/DQ2628-90，，《树脂绝缘干干式变压器器质量分等等》标准规规定放电量量应小于50pC。加压方法：：低压施加加相对相1.5Um预加电压，，持续30s，然后降至1.1Um相对相电压压，持续3min读数。低压施加3相倍频电电源。试验方法：：测量A相，B、C分别接地，，其他两相相同理。判判定时取最最大值。试试验时铁心心接地。第六节局局部放电电波形图谱谱识别1.内部放放电：单气隙多多气隙隙2.表面放放电：3.电晕放放电：4.干扰放放电波形：：接触不良可控硅元件件动作磁磁饱和产产生的谐振振波形调制或非调调制的干扰扰波形荧荧光光灯产生的的干扰第七节局局部放电试试验应注意