绝缘试验-局部放电

1、高电压绝缘技术高电压绝缘技术HV & EMC Laboratory North China Electric Power University 电力设备绝缘在运行中受到电、热、机械、不良环境等电力设备绝缘在运行中受到电、热、机械、不良环境等各种因素的作用，其性能将逐渐劣化，以致出现缺陷，各种因素的作用，其性能将逐渐劣化，以致出现缺陷，造成故障，引起供电中断。造成故障，引起供电中断。通过对绝缘的试验和各种特性的测量，了解并评估绝缘通过对绝缘的试验和各种特性的测量，了解并评估绝缘在运行过程中的状态，从而能在运行过程中的状态，从而能早期发现故障早期发现故障的技术称的技术称为绝缘的监测和诊断技术为绝缘

2、的监测和诊断技术HV & EMC Laboratory North China Electric Power University设备状态设备状态状态监测状态监测故障诊断故障诊断维修决策维修决策HV & EMC Laboratory North China Electric Power University要求被试设备退出运行状态，通常是周期要求被试设备退出运行状态，通常是周期性间断地施行，试验周期由性间断地施行，试验周期由电力设备预防性试验电力设备预防性试验规程（规程（DL/T 596DL/T 596）规定规定在被试设备处于带电工作运行的条件下，在被试设备处于带电工作运行的条件下，对设备的绝

3、缘状况进行连续或定时的监测，通常对设备的绝缘状况进行连续或定时的监测，通常是自动进行的。是自动进行的。HV & EMC Laboratory North China Electric Power University传感器与测量方法：传感器与测量方法：正确选用各种传感器及测量手段，正确选用各种传感器及测量手段，检测或监测被试对象的种种特性，采集各种特性参数；检测或监测被试对象的种种特性，采集各种特性参数；数据处理：数据处理：对原始的杂乱信息加以分析处理对原始的杂乱信息加以分析处理( (数据处理数据处理) )，去除干扰，提取反映被试对象运行状态最敏感、有效的去除干扰，提取反映被试对象运行状态最敏

4、感、有效的特征参数；特征参数；绝缘诊断：绝缘诊断：根据提取的特征参数和对绝缘老化过程的知根据提取的特征参数和对绝缘老化过程的知识以及运行经验，参照有关规程对绝缘运行状态进行识识以及运行经验，参照有关规程对绝缘运行状态进行识别、判断，即完成诊断过程。并对绝缘的发展趋势进行别、判断，即完成诊断过程。并对绝缘的发展趋势进行预测，从而对故障提供预警，并能为下一步的维修决策预测，从而对故障提供预警，并能为下一步的维修决策提供技术根据。提供技术根据。HV & EMC Laboratory North China Electric Power University1 1）局部放电概念和危害）局部放电概念和危

5、害2 2）局部放电的现象）局部放电的现象3 3）局部放电的产生）局部放电的产生4 4）局部放电的参数）局部放电的参数5 5）局部放电的脉冲电流法测量）局部放电的脉冲电流法测量6 6）局部放电的诊断方法）局部放电的诊断方法7 7）局部放电检测中的干扰问题）局部放电检测中的干扰问题HV & EMC Laboratory North China Electric Power University 指在一定外施电压作用下，电气设备内指在一定外施电压作用下，电气设备内部绝缘里面存在的弱点处或局部强场处部绝缘里面存在的弱点处或局部强场处发生的局部重复击穿和熄灭现象。英文：发生的局部重复击穿和熄灭现象。英文

6、：Partial DischargePartial Discharge简称为简称为PDPD。单个放电能量很小，对电气设备的绝缘单个放电能量很小，对电气设备的绝缘强度并不造成影响；强度并不造成影响； 但长期运行时，局部放电会逐步扩大，但长期运行时，局部放电会逐步扩大，并产生不良化合物，使绝缘慢慢地损坏，并产生不良化合物，使绝缘慢慢地损坏，日积月累，最后可导致整个绝缘被击穿，日积月累，最后可导致整个绝缘被击穿，发生电气设备的突发性故障发生电气设备的突发性故障HV & EMC Laboratory North China Electric Power University液体中的局部放电源液体中的局

7、部放电源金属尖端金属尖端金属微粒金属微粒小气泡小气泡大气泡大气泡HV & EMC Laboratory North China Electric Power University固体中的局部放电源固体中的局部放电源槽部放电槽部放电空隙放电空隙放电发电机定子绝缘中发电机定子绝缘中的局部放电源的局部放电源HV & EMC Laboratory North China Electric Power UniversityHV & EMC Laboratory North China Electric Power University以三个电容来表征介质内部存在缺陷时的局部放电的机理以三个电容来表征介质

8、内部存在缺陷时的局部放电的机理CgCg：气泡的电容；：气泡的电容；CbCb：和：和CgCg相串联部分的介质电容；相串联部分的介质电容；CmCm：其余大部分绝缘的电容：其余大部分绝缘的电容介质内部气隙放电的三电容模型介质内部气隙放电的三电容模型 (a)(a)具有气泡的介质剖面具有气泡的介质剖面 (b)(b)等值电路等值电路气泡气泡介质介质1212HV & EMC Laboratory North China Electric Power University： Cg=1pF， Cb=0.01pF， Cm=100pF ： u=100kV ug=1kV; 1212HV & EMC Laborator

9、y North China Electric Power University2211EEDU11E22EHV & EMC Laboratory North China Electric Power Universitylugug随外加电压随外加电压u u升高升高l当当u u上升到上升到UsUs瞬时值时，瞬时值时，ugug到达到达CgCg的放电电压的放电电压UbUb，CgCg气隙放气隙放电。于是电。于是CgCg上的电压一下子从上的电压一下子从UbUb下降到下降到UrUr，然后放电熄灭。，然后放电熄灭。lUrUr叫做残余电压，它可以接近为零值，也可以为小于叫做残余电压，它可以接近为零值，也可以为

10、小于UbUb（均（均为绝对值）的其它值为绝对值）的其它值HV & EMC Laboratory North China Electric Power UniversitybaEEE0UU00qaEEE0E0EqEaE：气泡总电场：气泡总电场0E：外加电场：外加电场bE：气泡击穿电场：气泡击穿电场HV & EMC Laboratory North China Electric Power University外加电压仍在上升，外加电压仍在上升，CgCg上的电压也顺势而上升，当它再次升到上的电压也顺势而上升，当它再次升到UgUg时，时，CgCg再次放电，电压再次降到再次放电，电压再次降到UrUr，

11、放电再次熄灭，放电再次熄灭U00qaEEE0EqEbqaEEEE00EqEUHV & EMC Laboratory North China Electric Power UniversityCgCg上的电压从上的电压从UgUg突变为突变为UrUr（均绝对值）的一（均绝对值）的一瞬间，就是局部放电瞬间，就是局部放电脉冲的形成的时刻，脉冲的形成的时刻，此时通过此时通过CgCg有一脉冲有一脉冲电流电流HV & EMC Laboratory North China Electric Power University1。真实放电量：。真实放电量： q qr r = (Ug = (UgUr)Cg+CmCb

12、/(Cm+Cb) Ur)Cg+CmCb/(Cm+Cb) Ug Cg Ug Cg (1kV(1kV* *1pF=1000pC) 1pF=1000pC) 实际无法测量实际无法测量2。整体电压降落：。整体电压降落：U = CbU = Cb（Ug-Ur) /Ug-Ur) /（Cm+Cb)Cm+Cb) （0.01pF0.01pF* *1kV/100pF=0.1V1kV/100pF=0.1V）可测）可测3。视在放电量：。视在放电量： q = q = UCm+CbCg/(Cb+Cg)= UCm+CbCg/(Cb+Cg)= UCmUCm Ug Cb (1kV Ug Cb (1kV* *0.01pF=10pC)

13、 0.01pF=10pC) 可测可测 视在放电量是局部放电试验中的重要参量，国际和国家标准中，视在放电量是局部放电试验中的重要参量，国际和国家标准中， 对于各类高压设备的对于各类高压设备的q q的允许值均有所规定的允许值均有所规定HV & EMC Laboratory North China Electric Power UniversityW =W =q qr r(Ug - Ur) /2 =(Ug - Ur) /2 =q(Cg+Cb)(Ug - Ur)/(2 Cb) q(Cg+Cb)(Ug - Ur)/(2 Cb) 当外施电压由零上升到当外施电压由零上升到UsUs时，时，CgCg上的电压为上

14、的电压为UgUg，即，即Ug=UsCb/(Cg+Cb),Ug=UsCb/(Cg+Cb),可得可得: : W = W =q qUs(Ug - Ur) /(2 Ug ) Us(Ug - Ur) /(2 Ug ) 如如Ur0Ur0，则，则 WWq qUs/2Us/2是表征是表征PDPD的另一个基本参数。因为在加压半周期内能发生的另一个基本参数。因为在加压半周期内能发生好几个脉冲。所以定义一秒钟内产生的脉冲数叫做放电重好几个脉冲。所以定义一秒钟内产生的脉冲数叫做放电重复率复率N N。N N也是一个重要参量。也是一个重要参量。HV & EMC Laboratory North China Electri

15、c Power UniversityHV & EMC Laboratory North China Electric Power University耦合电容耦合电容Cb待测电容待测电容Cx测试阻抗测试阻抗 ZCzCyCxPD signalCb ZsignaldetectedHV & EMC Laboratory North China Electric Power University电桥电桥平衡平衡回路回路 试品通过试品通过CkCk后与检测阻抗后与检测阻抗并联并联的回路的回路 试品与检测阻抗试品与检测阻抗相相串联串联的回路的回路 罗果夫斯基线圈罗果夫斯基线圈 HV & EMC Labora

16、tory North China Electric Power University空隙与高压电极接触空隙与高压电极接触空隙与接地电极接触空隙与接地电极接触空隙处在绝缘层中央空隙处在绝缘层中央HV & EMC Laboratory North China Electric Power University基于相位分布的三维统计谱图基于相位分布的三维统计谱图相位频度幅值相位频度幅值HV & EMC Laboratory North China Electric Power UniversityHV & EMC Laboratory North China Electric Power Unive

17、rsityHV & EMC Laboratory North China Electric Power University连续的周期性干扰信号：如广播，电力系统中的载连续的周期性干扰信号：如广播，电力系统中的载波通讯，手机通讯，高频保护信号，谐波，工频干扰等波通讯，手机通讯，高频保护信号，谐波，工频干扰等等，其波形一般是正弦形。等，其波形一般是正弦形。脉冲型周期性干扰信号：例如可控硅整流设备在可脉冲型周期性干扰信号：例如可控硅整流设备在可控硅开闭时产生的脉冲干扰信号。其特点是该脉冲干扰控硅开闭时产生的脉冲干扰信号。其特点是该脉冲干扰周期性地出现在工频的某相位上。周期性地出现在工频的某相位上。

18、高压输电线的电晕放电，相邻电气设备的内部放电，高压输电线的电晕放电，相邻电气设备的内部放电，以及雷电，开关继电器的断、合，电焊操作等无规律的以及雷电，开关继电器的断、合，电焊操作等无规律的随机性干扰。旋转电机电刷和滑环间的电弧等。随机性干扰。旋转电机电刷和滑环间的电弧等。HV & EMC Laboratory North China Electric Power University8）变压器中）变压器中局部放电测局部放电测量量HV & EMC Laboratory North China Electric Power University8）变压）变压器中局部器中局部放电测量放电测量HV & EMC Laboratory North China Electric Power University9）GIS中局部放电测量中局部放电测量HV & EMC Laboratory North China Electric Power University9）GIS中局部放电测量中局部放电测量HV & EMC Laboratory North China Electric Power University10）发电机中局部放电测量）发电机中局部放电测量H