局部放电检测读数(dB)与放电量(pC)关系分析

局部放电检测读数（dB）与放电量（pC）关系分析1、暂态地电压TEV（TransientEarthVoltage）检测原理由于在固体绝缘材料内部，因制造等因素会存在小空隙。在使用中，绝缘体一端接地，一端接高压，使得这些小空隙像小电容一样地充电，当充电到一定程度时，他们就放电，同时产生各种物理、化学现象，如电荷的交换，发射电磁波、发热、产生分解物碳等，日益增多的碳将导致空隙导通，将增加作用在相邻空隙的电气压力，重复上述过程，最后导致绝缘击穿。通过放电产生的电磁波脉冲大部分通过周围的金属制品传输出去，同时产生一个暂态电压，这些电压脉冲即为暂态对地电压(TEV)。经研究这种TEV信号直接与同一型号、在同一位置测量的设备的绝缘体的绝缘状况成正比。根据这一原理，来实现对设备的绝缘状况的检测。利用金属封闭成套开关设备在线运行可靠状况监测设备在我局各变电站对配电盘、开关柜、电缆分支箱等设备进行监测。中低压电气设备的对地绝缘部分（例如金属铠装开关装置或电缆终端）发生局部放电活动，则导电系统对接地金属壳之间就有少量电容性放电电量。放电电量很小，通常只有几兆分之一库仑。放电持续时间一般只有几个纳秒。因为电量等于电流乘以时间，一次放电1000pC，持续10纳秒，就产生100mA的电流。对于持续时间那么短的放电脉冲，被测设备就不能看作是个整体，而应看作是传输线。它的电气特性就由其分布电容和电感决定。当发生局部放电时，电磁波从放电点向外传播。电流大小与这些电磁波产生的电压有关。电压等于电流与路径阻抗的乘积。在不考虑损耗的传输线上，阻抗满足下式：（L和C是传输线单位长度的自感和电容）Zo的数值变化很大，单芯10kV电缆约为10欧，35kV的金属外壳的母线室则大约70欧。因此，1000pC的放电可产生对地1到7伏持续10纳秒的电压。电压脉冲在金属壳的内表面传播，最终从开口、接头、盖板等的缝隙处传出，然后沿着金属壳外表传到大地。用电容性探测器就可检测到放电脉冲。2、TEV读数（dB）与（mV）之间的关系当需要表示系统中的一个功率（或电压）时，往往会遇到量值相差非常悬殊(甚至达千百万倍的信号)，可利用电平来表示。在电子学中，分贝是表示传输增益或传输损耗以及相对功率比等的标准单位，其代号为dB（英文decibel的缩写）。其形式上表示倍数，实质上既能表示经作常用对数压缩处理后的倍数，又能表示约定基准值的参数值。采用的根本原因在于对数运算能够压缩数据长度和简化运算，特别适合表达指数变化规律。TEV的读数dB，实际上是dBmV的缩写，表示的是电压的单位。暂态对地电压（mV）与分贝（dBmV）之间的转换关系公式为：dBmV=20lgmV两者之间的转换对应关系见下表：3、TEV读数（dB）与放电量（pC）之间的关系传统的局部放电检测是根据IEC60270来测量高压电气设备的视在电荷，是指在试品两端注入一定电荷量，使试品端电压的变化量和局部放电时端电压变化量相同，此时注入的电荷量即称为局部放电的视在放电量，放电的强度以单位pC表达。在这些装置的测量频率范围内（通常为10－300KHz），高压电气设备的各部分除了长导线之外，看作一个电容器。TEV法的测试工作包括3－100MHz的频率范围。在这频率范围内，高压电气设备可看作是一条传输线而不是电容器。放电电荷的转移与电压/时间曲线下方的面积成正比。TEV传感器检测的是一个短暂的电压峰值，而不是电压/时间曲线下方的面积，因此，TEV法并不是直接的检测放电。此外，TEV法也只是检测金属铠装外表面的波型峰值，且只是检测从内部传到外表面的一小部分。当这个脉冲信号在金属铠装设备的外表面传播扩散时，峰值信号会随着电压/时间曲线下方的面积的变化而减小。因此，当检测位置离放电源越来越远时，放电幅值会慢慢的衰减变小。明显地，dB与pC之间的关系取决于很多方面，大多数情况下难以量化。我公司通过大量的实验，包括以前传统的局部放电检测法和最新的TEV检测法，来定义dB与pC之间的关系，见下表：25kV终端放电dB-pC间的关系TEV读数（dB）局放传统测量值（pC）0325561010015178203162556030100035178040316045560050100005517800603160011kV电缆终端箱dB-pC间的关系TEV读数（dB）局放传统测量值（pC）010051781031615562201000251780303160355620401000045178005031600555620060100000油开关合成树脂粘合套管相地放电dB-pC的关系TEV读数（dB）局放传统测量值（pC）01345239104231575320134025239030423035753040134004523900504230055753006013400011kV环氧树脂CT内部放电dB-pC的关系TEV读数（dB）局放传统测量值（pC）0224539910708151260202240253990307080351260040224004539990507080055126000602240004、局部放电程度采用电压（dB）与电量（pC）计量的说明电压：单位dB或mV，传感器接收到的电压信号。我司的局部放电在线检测仪采用在线的方式获得电压信号幅值，在不停电的情况下分析和判断电力设备局部放电的严重程度。电量：单位pC，国家已有规程以此作为判断局部放电的严重程度。局部放电量q是标准和规程对局部放电的描述参数。人们通常习惯于根据这一参数来判断局部放电的严重程度。在局部放电在线检测技术中,人们也期望得到有关放电量的数据是可理解的。但是放电量的数据只有停电校准并做一系列的局部放电实验才能获得，所以仅限于应用在电力设备局部放电的离线检测。目前国内有些厂家使用校准器模拟局部放电，然后使用局放仪采集。计算得到放电量pC与传感器接收到的电压信号dB或mV比值。然后比对设备运行时检测得到mV值来估计视在放电量。但这样也存在如下现实问题：不能完全体现真实放电量：离检测点不同距离的局部放电脉冲信号，即使具有相同放电量局部放电脉冲信号，受传播损耗等影响，也会得到不同的视在放电量结果。各厂家的校准器设备制作有较大差别，测量结果不具备统一性。通常这些厂家会将得mV/pC比值通过线性或一定的指数关系直接转换。由于不同的局部放电的类型，形状，放电大小，信号传播路径中的距离、障碍、介质、传感器的类型、灵敏度、增益等等各不相同。得到的mV/pC比值与实际可能相差几倍甚至几十倍。应用中受到局限，由于检测视在放电量需要停电校准，所以仅限应用在电力设备局部放电的离线检测。标准中定义的局部放电视在量在现实中具有较大的局限性，特别是在局部放电在线检测方面根本无法