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.表面面放放电电：：由于于在在套套管管法法兰兰、、电电缆缆终终端端及及导导体体与与介介质质弯弯角角处处产产生生一一平平行行表表面面的的场场强强分分量量，，当当场场强强较较高高时时会会产产生生表表面面放放电电。。放电电波波形形与与电电极极形形状状有有关关，，放放电电波波形形一一般般不不对对称称且且较较稀稀。。ErEd3.电晕晕放放电电：：在在电电场场极极不不均均匀匀的的情情况下下，，导导体体表表面面的的电电场场强强度度达达到到附附近气气体体的的击击穿穿场场强强发发生生的的放放电电。。电电晕放放电电大大多多发发生生在在电电极极边边缘缘、、导导体体尖端端周周围围，，电电晕晕放放电电一一般般发发生生在在负负半周周。。三、、放放电电量量与与各各参参数数间间的的关关系系一个个脉脉冲冲真真实实放放电电量量qr，，Ug、Ur等参参数数在在实实际际试试品品中中是是不不可可知知的的，，同同时时绝绝缘缘缺缺陷陷各各不不相相同同，，故故真真实实放放电电量量是是不不可可以以直直接接测测量量的的。。局部部放放电电将将引引起起绝绝缘缘上上所所施施加加电电压压的的变变化化,产生生一一个个ΔU,同时时也也引引起起绝绝缘缘介介质质中中电电荷荷q的转移移,我我们称称之为为视在在放电电量。。第二节节局部放放电测测量方方法局部放放电会会产生生各种种物理理、化化学变变化，，如发发生电电荷转转移交交换，，发射射电磁磁波、、声波波、发发热、、发光光、产产生分分解物物等，，所以以有很很多测测量局局部放放电的的方法法，一一般分分为电电测法法和非非电测测法。。一、超超声波波局部部放电电测量量原理理超声波波是一一种振振荡频频率高高于20kHz的声波波，超超声波波的波波长较较短，，可以以在气气体、、液体体和固固体等等媒介介中传传播，，传播播的方方向性性较强强、故故能量量较集集中，，因此此通过过超声声波测测试技技术可可以测测定局局部放放电的的位置置和放放电程程度。。超声波波局部部放电电测量量特点点：1.可以较较准确确的测测定局局部放放电的的位置置。2.测量简简便。。可在在被测测设备备外壳壳任意意安装装传感感器。。3.不受电电源信信号的的干扰扰。4.测试灵灵敏度度低，，不能能直接接定量量。一、超声波波传感感器的的原理理及应应用1.超超声声波传传感器器的原原理:压电电效应应单片陶陶瓷振振动子子f∝t/r2t:振动子子厚度度r：振动子子半径径采用密密封结结构传传感器器根根据不不同的的尺寸寸作成成不同同频率率的传传感器器。。局部放放电超超声测测量电测法法与超超声法法联合合测量量以以电电信号号为时时间零零点测测量与与超声声信号号的时时间差差Δt计算出出放电电点与与传感感器的的距离离s=vΔtv=1.42mm/μμs（（油中））1.其他非非电检检测方方法①光检检测法法透透明明介质质电电缆芯芯水水介质质光光电倍倍增管管观察察②热检检测法法严严重重放电电局局部部热效效应热热电电偶测测温升升③放电电产物物分析析法分分解解气体体分分析析化学学生成成物推推断断放程程度压电电超声声传感感器阻抗变换前置放大滤波放放大器器数字局局部放放电测测试仪仪75Ω同轴电电缆第三节节脉冲电电流测测量原原理及及方法法局部放放电电电测法法：1.无无线电电干扰扰测量量法RIV：直接耦耦合或或天线线RIV表读读取取μv不能直直接读读取放放电量量2.放放电能能量法法：放放电有有能量量损耗耗测测量量一个个周期期的放放电能能量3.脉脉冲电电流法法。IEC通用方方法，，直接接通过过检测测回路路测量量电压压脉冲冲，灵灵敏度度最高高。一、脉冲电电流测测量法法仪器器及接接线测量仪仪器主主要有有脉冲冲显示示仪和和数字字分析析仪。。1.测测试接接线：：并联法法试品品一端端接地地，检测阻阻抗容容量可可较小小。a并联法法试品一一端可可以不不接地地的采用串串联法法。b串联法法c平衡法法平衡法法：将将两台台电容容量相相差不不大的的试品品，相相互作作为耦耦合电电容并并平衡衡抑制制干扰扰。灵灵敏度度略低低于直直测法法。仪器测测得的的信号号Uf=Ua-Ub检测阻阻抗：：测量阻阻抗Zm。测量阻阻抗是是一个个四端端网络络的元元件，，它可可以是是电阻阻R或电感感L的单一一元件件，也也可以以是电电阻电电容并并联或或电阻阻电感感并联联的RC和RL电路，，也可可以由由电阻阻、电电感、、电容容组成成RLC调谐回回路。。调谐回回路的的频率率特性性应与与测量量仪器器的工工作频频率相相匹配配。测测量阻阻抗应应具有有阻止止试验验电源源频率率进入入仪器器的频频率响响应。。连接接测量量阻抗抗和测测量仪仪器中中的放放大单单元的的连线线，通通常为为单屏屏蔽同同轴电电缆。RC型频带带宽、、噪声声大,试品品电流流大时时阻抗抗上有有工频频分量量。RCL型对工工频呈呈低阻阻抗，，对放放电脉脉冲检检测灵灵敏度度较高高，频频带较较窄，，噪声声水平平较低低。RCL型应用用普遍遍。一、等等效回回路的的校正正：在在试品品两端端主入入已知知电荷荷量，，得到到需要要的视视在放放电量量，测测量比比较试试品放放电量量之间间的换换算系系数。。1.校校正方方法：：注入入q0=UN.Cq试品的的电容容Cx为已知知，Cx两端的的电荷荷：q0=UNCxCq/Cx+CqCq<<Cx所以q0≈≈UN.Cq一般Cq为固定定值，，调节节UN得到不不同的的q0值。不论采采用何何种接接线，，校准准信号号必须须从试试品两两端注注入。。如采用用示波波器观观察脉脉冲，，应先先调节节宽带带放大大器的的增益益，得得到一一个高高度为为L0mm的脉冲冲，然然后计计算单单位刻刻度的的放电电量q0/L0，此时L0=q0。。试品册册得的的视在在放电电量q=UN.Cq（L/L0））若放大大器变变档则则：q=UN.Cq（L/L0））×10(N1-N2)示波器器读数数L:测量信信号高高度；；L0：：校正信信号高高度N1:测量档档位N2:校正档档位放电表表读数数：q=UN.Cq（x/x0））×10(N1-N2））X:测量信信号读读数；；x0：：校正信信号读读数一般放放大器器总增增益100dB，，分为5个档档位，，每个个档位位为20dB,放大器器频率率范围围：20-200kHz例：校校正信信号为为X=100pCUN=10VCq=10PF调节放放大器器使读读数为为X0=100格放大器器档位位为N2=3（（此时放放大器器微调调不能能再动动）测量信信号读读数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、方波发发生器器及校校正电电容Cq的选择择方波的的要求求：上上升时时间不不大于于0.1μs校正电电容Cq的选择择:Cq≤≤0.1Cx一般为为10pC或100pC第四节节互感器器局部部放电电测量量1.电电流互互感器器局部部放电电测量量接线线：Ck：：耦合电电容器器可选选用500-6000pF高压电电容，，本身身局放放小于试试品允允许值值的50%35KvCT电容很很小可可采用用串联联法，利利用T对地杂杂散电电容作作为Ck，，不用Z。测量时时二次次短接接后与铁铁心一一起接接地。。标准：：GB1208-97《电流互互感器器》规规定在在电压压1.2Um/√3时放电电量：：交接接时不不大于于20pCUm=1.15Un=1.15××35=40.25kV试验加加压：：1.2Um/√3=1.2×40.25/1.732=27.89kV2.电电压互互感器器局部部放电电测量量回路路标准：：相相对地地GB1207-97《电压互互感器器》规定在在电压压1.2Um/√3时放电量：：交接接时不不大于于20Pc。相对相相：在在电压压1.2Um放电量量：在在交接接时不不大于于20Pc。。试验时时一次次、二二次不不应短短路，，试验验应作作两次次，AX对调，，放电电量取取大的的为最最后结结果。。采用用直接接加压压法，，如励励磁电电流过过大，，应采采用3倍频频电源源。第五节节电电力变变压器器局部部放电电试验验1.测量接接线及及试验验方法法：+相对相相：在在电压压1.2Um放电量量：在在交接接时不不大于于20Pc。。试验时时一次次、二二次不不应短短路，，试验验应作作两次次，AX对调，，放电电量取取大的的为最最后结结果。。采用用直接接加压压法，，如励励磁电电流过过大，，应采采用3倍频频电源源。第五节节电电力变变压器器局部部放电电试验验1.测量接接线及及试验验方法法：+标准：：1.制制造厂厂与用用户协协商，，天津津电力力公司司规定定小于于10pC；2.依照制造造厂技术术条件；；3.依据据有关标标准，如如：JB/DQ2628-90，，《树脂绝缘缘干式变变压器质质量分等等》标准准规定放放电量应应小于50pC。加压方法法：低压压施加相相对相1.5Um预加电压压，持续续30s，然后降至至1.1Um相对相电电压，持持续3min读数。低压施加加3相倍倍频电源源。试验方法法：测量量A相，B、C分别接地地，其他他两相同同理。判判定时取取最大值值。试验验时铁心心接地。。第六节局局部放电电波形图图谱识别别1.内部部放电：：单气隙多多气隙2.表面面放电：：3.电