破坏性试验（电气试验课件）

变压器的感应耐压试验

感应耐压试验中变频电源的获取

感应耐压试验中变频电源的获取

目前，市面上有倍频感应电压发生器可以直接使用，它们的原理与获得变频电压的方法有关，无外乎以下四种；如果没有倍频感应发生器，也可以用以下四种方法获取倍频感应电压：（1）利用两台电动机组取得高频电源用一台三相异步鼠笼电动机，驱动一台三相转子为绕线式的异步电动机，即异步倍频发生器。其原理图如下图所示。启动过程中，先启动鼠笼式电动机M1至额定转速，然后用与鼠笼式电动机相序相反的三相电源，经调压器TR对绕线式异步电动机M1定子励磁，便在定子中产生与其转子旋转方向相反的旋转磁场。由于驱动绕线式发动机转子的速度与旋转磁场的速度接近，但旋转方向相反，于是便在绕线式转子绕组中感应出数倍于系统频率的电压，其值得大小可由调压器调整定子励磁而定。值得注意的是，在启动过程中，必须先启动鼠笼式电动机，再合上调压器逐渐升压。（2）晶闸管变频调压逆变电源这种方法是应用晶闸管逆变技术来产生高频电源，这种变频电源重量轻，可利用380V低压交流电源，装置兼有调压作用。（3）用星形——开口三角形接线的变压器获得三倍频电源将三台单相变压器的一次绕组接成星形，二次绕组接成开口三角形，由三台单相变压器构成3倍频发生器远离如图12-24所示：一次侧接工频电源，适当过励磁，由于正弦波电流在饱和的铁心中产生非正弦的磁通，由此感应的电动势也是非正弦波。而其中主要成分是基波和三次谐波分量。因变压器的一次绕着接成星形，所以三次谐波没有通路，在二次的三角形开口端，三相绕组基波感应电动势的向量和为零，而三次谐波感应电动势相位相同，因此，从开口三角形输出150Hz的高频电压。（4）高频发电机组它是由一个电动机拖动一个高频的周期发电机所组成。发电机组的调压是通过改变励磁变压器，用励磁机来调节对发电机转子的励磁，从而达到发电机的定子输出电压平滑可调的目的。

通过本知识点的学习，使学生掌握感应耐压的变频电源获取方法，为今后的课程学习打下了良好的基础。变压器的感应耐压试验

感应耐压试验接线

（1）全绝缘的变压器对于全绝缘的变压器，可按图所示的接线，在变压器低压侧施加两倍及以上频率的耐压试验，而在变压器高压侧感应出相应的高电压来进行耐压试验。试验时由互感器监视电压和电流

这种试验主要是考验变压器纵绝缘的电气强度，其是否承受住了感应耐压，还需根据试验前后的空载损耗试验才能判断。若感应耐压试验后变压器的空载损耗比感应耐压试验前明显增大，则说明变压器纵绝缘在感应耐压时可能被击穿。需要补充说明的是，在这种接线的感应耐压试验中，只能满足变压器高压侧三线之间达到试验电压，而中性点对地的感应试验电压很低，因此，对中性点和线圈的主绝缘，还需进行一次外施工频交流耐压试验，以考验其电气强度。（2）分级绝缘的变压器对于分级绝缘的三相变压器，对其主绝缘的试验，不能用外施工频交流耐压试验的方法进行。同时，因为分级绝缘的线圈是接成星形的，若用感应耐压试验方法，当线圈出线端相电压达到试验电压时，其相对地的电压仅为,所以不能用上图所示的接线方法对主绝缘进行感应耐压试验。根据变压器设计的绝缘水平和试验标准的要求，分级绝缘的变压器，其相间及相对地的绝缘水平相同，如220kV级的变压器，相间及相对地的试验电压为400kV，110kV级的变压器，相间及相对地的试验电压为200kV，所以对这些变压器进行感应耐压时，相间及相对地不可能同时达到试验电压的要求。因此，分级绝缘的变压器，只能采用单相感应耐压进行试验。此时，纵绝缘与主绝缘的试验同时用感应的方法进行，一方面试验了纵绝缘的电气强度，另一方面也试验了线圈对地和相间绝缘的电气强度。为了达到上述目的，在对分级绝缘的变压器进行感应耐压试验时，要分析被试品的结构，比较不同的接线方式，计算出线端及相对地的试验电压，选用满足试验电压的接线。一般要借助辅助变压器或非被试相线圈支撑，轮换三次，才能完成一台变压器的感应耐压试验。上图为YNd11接线的分级绝缘变压器A相进行感应耐压试验的一种接线图。非被试相B、C两相的首端并联接地，并与被试相A相串联，高频电源加于变压器低压侧a相和c相之间。当高频电源电压达到变压器低压侧两倍额定电压，且高压侧三相都处于额定分接位置时，高压侧A相绕组的感应电压也达到额定电压的两倍，B、C相上的感应电压则只达到其额定电压。由于B、C两相并联后与A相串联，这样就抬高了A相出线端的对地电位，使A相出线端与地及与B、C相出线端间的电压均达到3倍额定相电压。调整高压侧分接位置，可进一步改变此倍数，使其满足高压侧出线端对地及出线端间试验电压的要求。例如220kV分级绝缘的变压器，试验规程规定高压侧出线端对地及相间试验电压为400kV，3倍的额定线电压已接近此值，只要适当改变分接位置，即可使被试相对地的电压达到此试验电压。对B、C相进行类似于A相的试验，则各相的纵绝缘、各相出线端对地及相间的主绝缘都得到试验。

通过本知识点的学习，使学生掌握感应耐压的接线方式，为今后的课程学习打下了良好的基础。变压器的感应耐压试验

感应耐压试验的目的和原理

感应耐压试验的目的和原理前几节所讨论的交流耐压试验仅能检查全绝缘变压器的主绝缘，即高压、中压、低压绕组间及对油箱、铁心等接地部分的绝缘。

纵绝缘，即绕组匝间、层间、段间的绝缘没有得到检验，但在变压器绝缘事故中纵绝缘损坏的比重是相当大的。我们要设法使绕组匝间、层间、段间的电压加大到正常工作时的1.7～2.0倍，以此来考核纵绝缘。进行倍频感应耐压试验就是为了达到这一目的。另外，对于分级绝缘或半绝缘的电力变压器和互感器，它们的中性点绝缘水平比绕组的首端低，其线圈的电压值和对地绝缘水平，从线圈末端到首端逐步增加，所以，首、末两端宜施加不同的试验电压，如图所示

我们通常做的交流耐压试验对同一绕组首末两端所加的电压是一样大的，显然，对于分级绝缘的变压器，外施工频耐压试验无法进行。实践证明，用三倍频电源对串级式电压互感器进行感应耐压试验，能有效地检出主、纵绝缘的缺陷。感应耐压试验方法是从变压器低压侧加进比额定电压高的电压，其他绕组开路。靠变压器自身的电磁感应对变压器各绕组感应出比额定电压高的电压来进行耐压试验。由于绕组各匝间、层间、段间都相应地提高了彼此之间的电位差，所以，它不仅对变压器的主绝缘进行考验，同时对纵绝缘也进行了考验。但是，我们知道，变压器铁心的伏安特性曲线，一般设计在额定频率和电压下接近弯曲饱和部分。若用额定频率的两倍额定电压施加于被试变压器的低压端，铁心会饱和，必然使空载电流急剧增加，达到不能允许的程度。为了使在两倍额定电压下铁心仍不饱和，可以采取提高频率的方法。

通过本知识点的学习，使学生掌握感应耐压的目的和原理，为今后的课程学习打下了良好的基础。交、直流耐压试验

交流耐压试验的目的和意义

一、交流耐压试验的目的和意义

电力设备的绝缘结构在运行中可能会受到以下四种电压

1.工频工作电压绝缘结构在其整个运行过程中，必须能够长期连续地承受工频最高工作电压，通常称之为系统最高运行相电压。2.暂时过电压它包括习惯上所指的工频电压升高和谐振过电压。工频电压升高是由于空载线路的电容效应、甩负荷和不对称接地引起的，谐振过电压则起因于含铁芯的非线性电感元件所引起的铁磁效应或谐振，其幅值较高，持续时间较长，其频率可以是工频基波，也可以是高次或分次谐波。2.暂时过电压它包括习惯上所指的工频电压升高和谐振过电压。工频电压升高是由于空载线路的电容效应、甩负荷和不对称接地引起的，谐振过电压则起因于含铁芯的非线性电感元件所引起的铁磁效应或谐振，其幅值较高，持续时间较长，其频率可以是工频基波，也可以是高次或分次谐波。3.操作过电压它是由于电力系统中的断路器动作产生的。这种过电压的波形很不规则，情况不同时变化甚大，可以是衰减震荡波，或是非周期性电压的冲击波。我国电力系统的操作过电压倍数如下：35kV为4.0倍；110～220kV为3.0倍；330kV为2.75倍；500kV为2.0倍。4.雷电过电压它是由雷云放电产生的，幅值很高；作用时间很短。雷电过电压往往造成电力设备的绝缘破坏，积极地预防雷电过电压是电力系统安全运行的保证。总之，我们的电力设备的绝缘结构必须能耐受以上四种电压，这就需要对我们的绝缘裕度进行考验。而之前我们介绍的其他试验方法的试验电压往往都低于电力设备的工作电压，作为安全运行的保证还不够有力。工频耐压试验所采用的试验电压比运行电压高得多，所以它可准确地考验绝缘的裕度，能有效地发现较危险的集中性缺陷。但是交流耐压试验有一重要缺点：即对于固体有机绝缘，在较高的交流电压作用时，会使绝缘中一些弱点更加发展，这样，试验本身就会引起绝缘内部的累积效应，加速绝缘缺陷的发展。所以我们首先应在耐压试验之前先进行前几章我们介绍的几种试验。在进行了绝缘电阻测量、介损测试等试验之后，要先对各项试验结果进行综合分析，看看该设备是否受潮或含有缺陷。如若发现存在问题，则需预先进行处理，待缺陷消除后方可进行耐压试验；其次恰当地选择合适的耐压试验电压值是一个重要问题。一般考虑到运行中绝缘的变化，耐压试验的电压值应取得比出厂试验电压低些，而且不同情况的设备应不同对待，这主要由运行经验确定。例如在大修前发电机定子绕组的试验电压常取1．3～1．5倍额定电压，对于运行二十年以上的发电机，由于绝缘较老，可取1．3倍额定电压来做耐压试验，但对与架空线路有直接连接的运行二十年以上的发电机，考虑到运行中大气过电压侵袭的可能性较大，为了安全，仍要求用1．5倍额定电压来做耐压试验。

通过本知识点的学习，使学生掌握交流耐压的目的意义，为今后的课程学习打下了良好的基础。交、直流耐压试验

直流耐压试验的目的和意义

直流耐压试验的目的和意义

直流耐压试验也能确定绝缘的电气强度，与交流耐压试验相比，它的优点是：

首先，可使试验设备轻小，也即大容量试品（电缆、电容器等）进行交流耐压试验时，试验设备容量往往过大（为使试验及调压设备轻便，可以采用谐振试验线路以减小电源设备容量）。其次、在绝缘进行直流耐压试验的同时，可通过测量泄漏电流来观察绝缘内部集中性缺陷。试验的接线同前面介绍的泄漏电流试验相同。图为一台30MW，10．5kV汽轮发电机各相绕组的直流泄漏电流试验曲线，当试验电压升至14kV时，A相泄漏电流突然急剧增加，经检查，A相端部对绑环有一处放电。第三、直流耐压试验比交流耐压试验更能发现电机端部的绝缘缺陷。其原因是直流下没有电容电流从线棒流出，因而无电容电流在半导体防晕层上造成的压降，故端部绝缘上的电压较高，有利于发现绝缘缺陷。第四、在电力电缆进行直流耐压试验时，通常也利用泄漏值寻找缺陷。当测得三相泄漏值相差过大或增长较快时，可依具体情况提高试验电压或延长耐压时间来发现缺陷。第五、直流耐压试验对绝缘损伤较小，如果被试绝缘中有气泡时，在直流电压作用下，当作用电压较高，以至于在气泡中发生局部放电后，在电场作用下，气泡中的正负电荷将分别反向移动，停留在气泡壁上，如图所示。这样，便使得外电场在气泡里的强度不断减弱，从而抑制了气泡内部的局部放电过程，当正、负电荷慢慢地通过周围的泄漏电流中和后，才会再发生一次放电。如果在交流电场中，每当电压改变一次方向，空间电荷非但不减弱，反而会加强气泡里的电场强度，因而加强了局部放电的发展。不仅如此，作交流耐压试验时，每个半波里都要发生局部放电。这种局部放电会促使油和有机绝缘材料的分解与老化、变质等，并使其绝缘性能降低，扩大其局部缺陷。因此直流耐压试验加压时间可以较长，一般采用5～10min。当然，直流耐压试验也是有缺点的。由于电力设备的绝缘大多数都是组合电介质，在直流电压作用下，其电压是按电阻分布的，所以交流电力设备在交流电场下的弱点用直流电压做试验就不易被发现。所以，与交流耐压试验相比，直流耐压试验的缺点是：对绝缘的考验不如交流下接近实际和准确。直流耐压试验电压的选取，系参考交流耐压试验电压和交直流下击穿强度之比，并主要根据运行经验来确定。例如：对发电机定子绕组取2～2．5倍额定电压；对电力电缆，3KV、6KV、10kV的取5～6倍额定电压；20KV、35kV的取4～5倍额定电压；35kV及以上的则取3倍额定电压。直流耐压的时间可以比交流耐压长些，例如发电机试验时是每级1/2额定电压地分段升高，每阶段停留一分钟，以观察并读取泄漏电流值。电力电缆试验时，在额定电压下持续5分钟，以观察并读取泄漏电流值。

通过本知识点的学习，使学生掌握直流耐压的目的意义，为今后的课程学习打下了良好的基础。交、直流耐压试验

交流耐压试验的试验接线

交流耐压试验的试验接线

交流耐压试验的接线如图

图中3为调压器,5为高压试验变压器。一般用高压试验变压器及调压器产生可调高压，试验电压的波形应接近正弦。调压器应尽量采用自耦式，它不仅体积小，漏抗也小，因而试验变压器激磁电流中的谐波分量在调压器上产生的压降也小，故试验变压器原边电压波形畸变较小，副边电压波形也就接近正弦。如自耦调压器的容量不够，则可以采用移圈式调压器，不过后者的漏抗较大，会使电压波形发生畸变，为改善波形可在试验变压器原边并联一电感、电容串联组成的滤波器把谐波滤去。而试验变压器选择时应注意其高压侧的额定电压应高于被试品的试验电压；其额定输出电流也应大于被试品所需的电流；

试验变压器的输出容量应大于试品所需容量，即：(kVA)为了限制击穿或放电时的短路电流，防止耐压试验时在高压侧出现振荡，回路中串有保护电阻R1。保护电阻R1的值不应太大或太小。太小起不到保护作用，太大又会使正常工作时由于负载电流而产生较大压降与功率损耗。根据实际经验一般取R1为0.1Ω/V，并应有足够的容量。通常可利用线绕电阻或水阻作为保护电阻，与高压试验变压器接地端串联的电流表起监视被试绝缘状况的作用。短路刀闸6是保护电流表的。为得到较好波形，试验电源最好用线电压。进行交流耐压试验时，被试品一般均属电容性的，试验变压器在电容性负载下，由于电容电流在线圈上会产生漏抗压降，使变压器高压侧电压发生升高现象，此即电容效应。这时变压器高压侧电压高于按变比换算的电压，而且低压侧与高压侧之间的电压有相角差，如果试品的容抗一旦与试验变压器的漏抗发生串联电压谐振，则电压升高现象更为显著。从电机学中可知，变压器的简化等值电路如图所示。电路中r是变压器电阻，XL是变压器漏抗，Cx为被试品电容。这样，电路就成为一简单的R－L－C串联回路。显然，由于Cx上的电压和XL上的电压相位差180，如图所示，可以看出被试品上电压UCx会比电源电压U1高。由于电容效应的存在，就要求直接在被试品两端测量电压。那么，我们是如何直接在被试品两端测电压呢？为使测量准确，通常用7所示的电压互感器或高压静电电压表进行测量。而在被测的电压较高，不能直接用指示仪表测量时，通常采用电容分压器测量，在测量时应对其变比予以校准。8为保护球隙，我们将球隙8的放电电压调至耐压试验电压的1．1倍，这是为了防止被试品因误操作或谐振过电压时试品上出现超过试验的电压而被损坏。

通过本知识点的学习，使学生掌握交流耐压的接线和设备作用，为今后的课程学习打下了良好的基础。交、直流耐压试验

交流耐压试验步骤

交流耐压试验步骤

1.应对试验现场设好围栏，挂好标志牌，并派专人监视；

2.试验前应将被试设备的表面擦拭干净；3.调整保护球隙，使其放电电压为试验电压的110%～120%，连续试验三次，应无明显差别，检查过流保护装置动作的可靠性；4.按试验接线图接好线后，检查调压器是否在“零位”，调压器3应从零升压，，在试验电压以下可以稍微快一点，以后则应徐徐均匀升压，一般应在20秒钟内升至试验电压值。试验过程中要注意电压表及其他表计的变化，一旦发现异常应立即降压。5.升压至试验电压后，加压一分钟。规定这个时间是为便于观察被试品的情况；同时也是为使已开始击穿的缺陷来得及暴露出来。耐压时间不能超过一分钟，以免使绝缘击穿。6.加压一分钟后，缓慢降低电压；7.试验结束后，要先放电，再拆线。

通过本知识点的学习，使学生掌握交流耐压的步骤，为今后的课程学习打下了良好的基础。交、直流耐压试验

直流高压的测量

直流高压的测量

直流高压的测量方法有三种，一是高阻器与微安表串联的测量系统；二是电阻分压器与低压电压表的测量系统；三是高压静电电压表。

1.高阻器与微安表串联的测量系统如图12-12所示。图中R1、R2组成的电阻分压器，在直流电压作用下没有电容电流，所以电阻分压器R1中只有电流I流过，若R1为分压器的高压臂电阻，R2为低压臂电阻，则U1＝IR1电流I一般用微安表测量。如用静电电压表测量，则＝

其中分压比是

R1数值的选择视被测电压大小而定，一般取流过R1的电流为数百微安至1毫安。R1值太高会造成测量误差，因高电压下高压臂会有电晕电流，沿绝缘材料的泄漏电流等（均是微安级）使上二式发生误差。若R1中的工作电流大大超过杂散电流，则这种杂散电流的影响便可不计。2.电阻分压器与低压电压表测量系统,则被测的直流试验电压为：电阻分压器的高压臂R1实质上也是高阻器，其低压臂的电阻R2较小，它的两端跨接电压表，用来测量直流试验电压。若低压电压表的指示值为Ｕ２，分压器的分压比为

根据所接电压表的形式可测量出直流电压的算术平均值、有效值或最大值。3.高压静电电压表。高压静电电压表是测量直流电压均方根值的一种很方便的仪表，用它有可以直接测量几伏到几百千伏的直流电压。它的优点是：内阻大，基本上不吸收功率。当电压脉动因素不超过20%时，可以认为有效值与算术平均值是接近相等的。合格的静电电压表是能够满足上述对电压平均值测量准确度的要求的，只是它不能测量电压的脉动。

通过本知识点的学习，使学生掌握直流高压的测量方法，为今后的课程学习打下了良好的基础。交、直流耐压试验

直流高压试验的注意事项

直流高压试验的注意事项

对直流高压试验来说，特别需要注意：试验装置应能在试验电压下供给被试品的泄漏电流、吸收电流、内外局部放电电流及被试品击穿前瞬时临界泄漏电流的需要，不得引起过大的内部压降以至使测量结果造成较大的误差。应该估计到：某些被试品在击穿前瞬时的临界泄漏电流是相当大的，例如，极不均匀电场长气隙击穿或沿面闪络，特别是湿污状态下的沿面闪络，击穿前瞬时的临界泄漏电流将达安培级。在这样大的泄漏电流下，如欲不至引起过大的动态压降，最根本和有效的措施是增大交流电源的容量，同时要安装适当电容量的滤波电容器。

对绝缘作直流耐压试验时，为避免在电源合闸的过渡过程中产生过电压，应从相当低的电压值开始施加电压。在75％试验电压值以下时，应以均匀速度缓慢地升高电压，以保证试验人员能从仪表上精确读数。超过75％试验电压值后，应以每秒2％试验电压的速度上升到100％试验电压值，在此值下保持规定时间后，切除交流电源，并通过适当的电阻使滤波电容器放电。

对电压的极性或正、负极性电压施加的次序，在有关的标准中有规定，一般规定为：如确认某一极性对绝缘作用较严重，可只做这一极性的耐压试验。直流耐压试验完毕后，首先应切断高压电源，一般需待试品上的电压降至一半的试验电压以下，将被试品经电阻接地放电，最后直接接地放电。对于大容量试品，需放电5min以上，以使试品上的充电电荷放尽。另外，对附近的电力设备有感应静电电压的可能时，也应予以放电或事先短接。对于现场组装的倍压整流装置，要对各级电容器逐级放电后，才能进行更改接线或结束试验，拆除接线。

通过本知识点的学习，使学生掌握直流耐压试验中要注意的事项，为今后的课程学习打下了良好的基础。交、直流耐压试验

直流耐压试验的试验接线

直流耐压试验的试验接线直流耐压试验的接线图与泄漏电流测试相同，比交流耐压试验多一个高压硅堆整流装置，其目的是把交流高压转变为直流高压。根据变压器、电容器、硅堆等元件参数可以组成不同的整流电路，其中常用的有半波整流电路、倍压整流电路和串级整流电路等。如欲得更高的电压并充分利用变压器的功率，则可采用如图所示的电路。如电源变压器输出电压峰值为，则被试品上可以得到对称的电压，其峰值最大可达2U。应该注意，达种电路中被试品的两极都不允许接地，必须将被试品的两极对地绝缘起来，其耐压值分别达和。这在实际工作中常常是很不方便的，有时甚至是不可能的，欲避免此缺点，可采用如图所示的电路。此时被试品可以有一极接地，但电源变压器高压绕组出线端A对地绝缘应耐，而出线端B的对地绝缘应耐+,这就不能采用通用的一端接地的试验变压器，所以，仍然是不够理想的。

如欲得更高的电压，可采用串接整流电路如图采用这种电路需注意两点：

(1)串接级数增加时；压降和脉动度增大甚烈。

(2)当被试品击穿时，除右边电容柱经对已击穿的被试品放电外，左边电容柱也将经Ｄ１、Ｄ２、Ｒf对已击穿的被试品放电，这就要求保护电阻的值应有足够大，以保证流过和的放电电流对和无损。)

通过本知识点的学习，使学生掌握直流耐压的接线和设备作用，为今后的课程学习打下了良好的基础。局部放电的测量

变压器超声波法定位

超声波法定位

变压器的结构复杂而庞大，定位问题显得更为突出。目前已提出了很多方法，其中最主要的是电测法的多端测量定位和声测法定位两种方法。局部放电产生的超声波在媒质中是定向传播，可以通过各种方法从测得的超声波信号来作图或计算出放电的位置。（1）多点测量计算方法

在变压器外壳的同一侧面上，安放m个接收超声波信息的探头，用直角空间坐标标明各探头及放电源的位置，如x1、x2和x3为局部放电点的坐标，如xi1、xi2和xi3为第i个探头所在位置的坐标。设xi4为第i个探头接收到的超声波信号的时延，x4为等值波速度，于是m个测量点可以列出m个方程在这组方程中，要求出四个未知的变量，即x1、x2、x3和x4，可以采用迭代法，由计算机求出方程组的最小二乘法最优解。这种方法最大的优点是波速不取固定数而由计算得出。要取得比较准确的结果，探头数不能太少，一般要取20个左右。（2）作图法

根据测量探头的位置和放电信号到达各探头的时延的差别，用作图的方法来确定放电的位置，由于测试的方法不同，作图法又可分为好几种，这里列举两种主要的。一种是用两个探头同时接收超声波信号，移动其中的一个探头，使超声波信号同时到达两个探头，假定超声波传播到这两个探头的速度也相等，则可以判断放电点发生在通过两个探头连线的中点，并与连线垂直的平面上。如图所示，将一探头固定在位置①，移动另一部探头到位置②时，两个探头接收到的超声波信号时延相等，则放电可能在ABCD平面上，因为在这个平面上的任何一点，到①、②两点的距离都是相等的；然后，将探头移到位置③、④，若接收到的超声波信号时延相等，则放电发生在EFGH面上，但放电点是同一个，它同时存在于这两个面上，说明它只可能发生在这两个面的相交线上，最后，再把探头放在BC线上的位置⑤、⑥，同样可以测得放电发生在IJKL面上，于是最后可以确定这三个面的交点P就是放电的位置。

如果超声波从P点传播到m点的等效速度v是已知的，则只要测出传播到m点的时延tm,就可以计算出P点位置，而不必在⑤、⑥两点进行测量或者测得出超声波传播到m点和n点的时延差值Δt，也可按下式计算出另一种方法是用多探头做V形图。在变压器的一侧，沿着两条相互垂直的x轴、y轴上安放若干个探头，每个探头测得的超声波信号时延为t，再以x轴为水平轴，t轴为其垂直轴，可画一条V形曲线，如图所示。若超声波从放电源传播到各探头的速度都相同，则V形曲线的最低点xp,即放电距离x轴的最近点，放电必发生在通过该点与x轴垂直的平面上。同样的方法可以测得并画出对应于y轴的V形曲线，由此亦可找到通过最近点yp，并与y轴垂直的平面，于是放电点要同时发生在这两个平面上，则只可能落在两个平面的相交线mn上。现假设放电发生在p点上，超声波从p点传播到xp和yp的速度为v，对应的时延为txp和typ，则可分别在两个平面上各做直角三角形mpyp和mpxp，其中ypm=xp，p=vtyp，mxp=，pxp=vtxp，于是所以包含的几何位置及时延都可以测出，无需知道超声波的传播速度，但必须满足传到各探头的速度是相同的。

通过本知识点的学习，使学生掌握局部放电定位的问题，为今后的课程学习打下了良好的基础。局部放电的测量

变压器多端测量定位

多端测量定位

变压器的结构复杂而庞大，定位问题显得更为突出。目前已提出了很多方法，其中最主要的是电测法的多端测量定位和声测法定位两种方法。电力变压器具有很多端子，如图所示。图中E、F为低压绕组的接头；A、B分别高压绕组的高压和中压抽头，C为高压绕组的末端，M为套管的末屏抽头（测量用的抽头）；Z1、Z2、Z3都是检测阻抗；D1、D2、D3都是局部放电检测仪；P为校正脉冲发生器。由于局部放电产生的脉冲波通过绕组转送到各测量端时，会产生不同的衰减，所以在各测量端上将会测得大小不同的局部放电信号。先用校正脉冲代表局部放电产生的脉冲，将此脉冲从不同的位置注入，在不同测量端上就会得到不同的响应，如在检测仪器D1上测得的响应为а1，在D2上测得а2，在D3上测得а3，取它们之间的比值k1=a1/a2、k2=a2/a3、k3=a3/a1。当校正脉冲是从高压端对地注入时测得的响应比值记为kA1、kA2和kA3。从低压端对地注入时，测得的响应比值记为kE1、kE2和kE3，以此类推，可以将校正脉冲从不同位置注入时，测得的响应比值列一个表，见表表13-1响应比值表注入端比值AOBOEOAEk1k2k3kA1kA2kA3kB1kB2kB3kE1kE2kE3kAE1kAE2kAE3在变压器进行局部放电试验时，假定测量系统的灵敏度保持一定，测得的响应分别为ax1、ax2和ax2，则可求得响应比值为kx1=ax1/ax2、kx2=ax2/ax3、kx3=ax3/ax1，将这一组响应比值与表中各列的响应比值相比，与哪一列的比值比较接近，放电就可能发生在靠近该校正脉冲注入的位置。假如kx1、kx2和kx3分别与kA1、kA2和kA3很接近，则放电信号传送到各测量端的衰减才会是相同的，也就是响应比值k才会是相同的。对于同一型号的变压器，可以用同一个响应比值表在确定了放电位置之后，就应在代表放电位置的校正脉冲注入端上注入已知电荷q0，并在靠近的检测阻抗上，如在Z2上，读取相应读数a2，则分度系数k=q0/a2。在变压器试验中出现的局部放电，也必须同样选取在Z2上的相应读数a2x，经过这样定量测得的视在放电电荷量比较接近实际放电电荷量。

通过本知识点的学习，使学生掌握局部放电定位的问题，为今后的课程学习打下了良好的基础。局部放电的测量

局部放电试验的步骤

局部放电试验的步骤

局部放电试验是非破坏性试验项目，从试验顺序而言，应放在所有绝缘试验之后。通常是以工频耐压作为预激磁电压持续数秒，然后降到局部放电试验电压(一般为Um/的倍数，变压器为1.5倍，互感器为1.1～1.2倍)，持续时间几分钟，测局部放电量；预激磁电压是模拟运行中过电压，预激磁电压激发的局部放电量不应由局部放电试验电压所延续，概念是系统上有过电压时所激发的局部放电量不会由长期工作电压所延续。这一方法是使变压器或互感器在Um/长期工作电压下无局部放电量，以保证变压器能安全运行，使局部放电起始电压与局部放电熄灭电压都能高于Um/。具体步骤:1.选择试验线路确定试验电源局部放电试验回路的连接方法见本章第六节，对试验电源的要求如下：变压器：一般采用50Hz的倍频或其它合适的频率。三相变压器可三相励磁，也可单相励磁。电流互感器：一般可选用频率为50Hz的试验电源。电压互感器：为防止励磁电流过大，电压互感器试验的预加电压，推荐采用150Hz或其它合适的频率作为试验电源。一般可采用电动机—发电机组产生的中频电源，三相电源变压器开口三角接线产生的150Hz电源，或其它形式产生的中频电源。当采用磁饱和式三倍频发生器作电源时，因容易造成波形严重畸变，使峰值与真有效值电压之间的幅值关系不是倍的倍数关系，可能造成一次绕组实际电压峰值过高，造成试品损坏，故必须在被试品的高压侧接峰值电压表监测电压。电压波形应接近正弦形。当波形畸变时,应以峰值除以作为试验电压值。2．确定局放允许水平选择标准脉冲进行校准依据DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》和有关反事故技术措施之规定，结合1997年以来新颁布的相关国家标准和行业标准，确定试品的局部放电允许水平（试验判据）。确定试验判据以后，可选择标准脉冲进行试验回路的校准。如局放允许水平为100PC，也可选择100PC标准脉冲进行校准3．加压测量（1）变压器试验：

试验电压应在不大于1/3规定测量电压下接通电源，再开始缓慢均匀上升至规定测量电压，保持5分钟；然后试验电压升到预加电压，5秒后降到规定测量电压，30分钟无上升趋势时即可降低电压到1/3测量电压以下，方能切除电源。如对所测量的局放不稳定的变压器，应延长测量时间，在不危及变压器安全的前提下，达到局放稳定时为止。对局放大的变压器，应测量局放的起始放电电压和熄灭电压，以便确定故障的性质。起始放电电压：电压从低值缓慢均匀上升，一直到放电量刚刚超过局放规定值，此时所加电压即为起始放电电压熄灭电压：当电压升过起始放电电压后（一般高10℅），然后将电压缓慢均匀下降，直到放电量刚刚小于局放规定值，此时所加电压即为熄灭电压，（2）互感器试验：试验电压应在不大于1/3规定测量电压下接通电源，再开始缓慢均匀上升到预加电压保持10秒后，降到规定测量电压，保持1分钟以上，再读取放电量；最后降至1/3测量电压以下，方能切除电源。4．局部放电的观测 读取视在放电量值时应以重复出现的、稳定的最高脉冲讯号计算视在放电量，偶尔出现的较高的脉冲可以忽略。测量回路的背景噪音水平应低于允许放电水平的50%。当试品的允许放电水平为10pc或以下时,背景噪音水平可达到允许放电水平的100%。

通过本知识点的学习，使学生掌握局部放电测量的步骤，为今后的课程学习打下了良好的基础。局部放电的测量

测量局部放电的方法

测量局部放电的方法

局部放电的产生，总是伴随着高频脉冲、电磁辐射、介质损耗、声、光、热和化学过程等现象。对绝缘内局部放电的探测，可根据这些不同的现象采用相应的方法来测量。局部放电的测量都是根据局部放电过程所产生的物理和化学效应，通过测量局部放电所产生的电荷交换、能量的损耗、放射的电磁波、发出的声和光以及生成一些新的生成物的信息，来表征局部放电的状态。这些信息中有电信息和非电信息两大类，由此可分为电气法和非电气法两大类。电气法测量局部放电有脉冲电流法、介质损耗法、电磁辐射法。非电气法测量局部放电有声波法、测光法、测热法、物理化学法。以下我们介绍两种常用方法。1.脉冲电流法

脉冲电流法可以根据局部放电的等效电路来校定视在放电电荷，而且测量的灵敏度高，是目前应用最广，也是IEC和我国有关标准推荐的方法。（1）测量原理绝缘体的某一区域发生局部放电时，绝缘体的两端（即试品施加电压的两端）就会有瞬变（脉冲）电荷电荷q（视在放电电荷）出现，用一个耦合电容器和检测阻抗Z与试品连接成一个回路，如图所示。回路连接的方式有两种，一种直测法，如图(a)所示；另一种是平衡法（或称桥式），如图(b)所示。后者是把检测阻抗分为Za,Zb两部分，并在其中点接地。不论是哪一种方式，在检测阻抗两端采集到的ud总是与试品的视在放电电荷q存在一定的关系。（2）测试线路与装置，隔离变压器：这种变压器在一次和二次两个绕组之间附加两层金属屏蔽层，靠近一次绕组的就和一次绕组的末端相连接；靠近二次绕组的就和二次绕组末端相连接。这就把两个绕组隔离，使从电源进来的高频干扰不会通过原有的一次和二次绕组间的电容直接传送到二次绕组，从电源地线来的干扰也不会传入测试回路。两个绕组的匝数比一般是1：1，有时为了同时起降压作用，即把进线高压（如6kV，10kV）变为测试系统用的低电压（如220V，380V），也可设计其他适当的变比。调压器：在局部放电测量中，对不同的试品要施加不同的电压，同时在高压试验中，为了避免出现操作过电压，一般都要求从较低电压下开始逐步升高电压。因此需要调压器。试验变压器：局部放电测量都是在试品承受高压下进行的，试验变压器就是能把低电压升为高电压的升压变压器，它与一般试验变压器不同的是本身不应发生局部放电，或放电量小于被测试品允许放电量的一半，故也称无局放试验变压器。滤波器：低压滤波器在低压侧，高压滤波器接在高压侧。两者都是低通滤波器，通频带截止频率一般取5kHZ以下，因为测量局部放电信号的频率一般取10kHZ以上。前者是用来滤掉从电源进来的高频干扰及调压器产生的高次谐波，后者除了进一步阻塞电源进来的高频干扰之外，还可以阻塞试验变压器本身产生的局部放电信号，同时也能阻塞试品的局部放电信号通向试验变压器的入口电容，以免被测信号旁路而降低测量的灵敏度。这种滤波器最常用的由电感L及电容C组成的滤波器，通频带截止频率可以按下式估算保护电阻：保护电阻是用来限制万一变压器负载短路时的电流，以免因试品击穿或耦合电容器、滤波器等短路而烧坏变压器，同时也可以改善负载短路时产生的过电压在变压器绕组上的电位分布，避免损坏变压器。耦合电容器：耦合电容器的作用，一方面是把试品的放电信号耦合到检测阻抗上来；另一方面是承受工频高压，使检测阻抗上的工频电压降到很小（一般是在30V以下），以保证人身及仪器安全。由于放电脉冲信号频率很高，对于这种信号，耦合电容器的阻抗Zk比检测阻抗Zd小很多，因此绝大部分信号被检测阻抗拾取；而对于工频电压，>>所以绝大部分工频电压降落在上。耦合电容器本身不应出现局部放电。检测阻抗：检测阻抗共分为多个类型，在检测微弱放电信号时，应选择合适的检测阻抗，以保证足够的灵敏度。检测仪器：一种数字式测试系统，具有两个、四个或六个测试输入通道，每个通道相互独立，带有独立的放大电路、滤波系统和独立的12位高速A/D转换器，每个通道具有几兆缓存。每个输入通道都由计算机控制，可同时进行信号采集。2．超声波法当电气设备绝缘内部发生局部放电时，在放电处产生了超声波，向四周传播开来，一直到电气设备容器的表面。在设备的外壁，例如套管、互感器的瓷套外表面放上压电元件，在交变压力波的作用下，具有压电效应的晶体便产生交变的弹性变形，晶体沿受力方向的两个端面上便会出现交变的约束电荷。这一表面束缚电荷的变化便引起了端部金属电极上电荷的变化或在外电路中引起交变电流。这是压力波转化为电气量的过程，然后可对电气量进行测量。

通过本知识点的学习，使学生掌握局部放电测量的方法，为今后的课程学习打下了良好的基础。局部放电的测量

测量局部放电的目的

测量局部放电的目的

局部放电分散发生在极微小的空间内，所以它几乎不影响当时整体绝缘物的抗电强度。测量局部放电的目的局部放电时产生的电子、离子往复冲击绝缘物，会使绝缘逐渐分解、破坏，分解出化学活动的物质（例如臭氧、氧化氮等），使绝缘物氧化、腐蚀；同时，使该处的局部电场畸变更大，进一步加剧局部放电的强度；

测量局部放电的目的局部放电处也可能产生局部的高温，使绝缘物老化破坏。继而降低绝缘物的绝缘寿命或影响设备的安全运行。测量局部放电的目的局部放电的危害程度，一方面决定于放电的强度和放电次数的多少；另一方面也决定于绝缘材料的耐放电性能和放电作用下绝缘的破坏机理。

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局部放电的定义

一、局部放电的定义

高压电气设备内常用的固体绝缘物不可能做得十分纯净致密，难免会不同程度的包含一些分散性的异物，如各种杂质、气泡、空隙、水份和污秽等，有些是原材料不纯所致，有些是运行中绝缘物的老化、分解等过程中产生的，而且在运行中这些缺陷还会逐渐发展。由于这些异物的电导和介电系数不同于绝缘物，故在外施电压作用下电气设备的电场强度往往是不相等的，当异物局部区域的电场强度达到该区域介质的击穿场强时，该区域就会出现放电，但这放电并没有贯穿施加电压的两导体之间，即整个绝缘系统并没有击穿，仍然保持绝缘性能，这种现象称为局部放电。

二、局部放电产生的效应

局部放电是一种复杂的物理过程，有电、声、光、热等效应，还会产生各种生成物。从电学特性方面分析，产生放电时，在放电处有电荷交换、有电磁波辐射、有能量损耗。最引人注目的是反映到试品施加电压的两端，有微弱的脉冲电压出现。局部放电会逐渐腐蚀、损坏绝缘材料，使放电区域不断扩大，最终导致整个绝缘体击穿。因此必需把局部放电限制在一定水平之下。高电压电工设备都把局部放电的测量列为检查产品质量的重要指标，产品不但出厂时要做局部放电试验，而且在投入运行之后还要经常进行测量。

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局部放电的类型

局部放电的类型

局部放电是一种复杂的物理过程，有电、声、光、热等效应，还会产生各种生成物。从电学特性方面分析，产生放电时，在放电处有电荷交换、有电磁波辐射、有能量损耗。最引人注目的是反映到试品施加电压的两端，有微弱的脉冲电压出现。1.内部局部放电发生的绝缘内部的局部放电如图所示如图所示，当工频高压施加于这个绝缘体的两端时，如果气泡上承受的电压没有达到气泡的击穿电压，则气泡上的电压就随外加电压的变化而变化。若外加电压足够高，则当上升到气泡的击穿电压时，气泡发生放电，放电过程使大量中性气体分子电离，变成正离子和电子或负离子，形成了大量的空间电荷。这些空间电荷，在外加电场作用下迁移到气泡壁上，形成了与外加电场方向相反的电压，如图所示，这时气泡上的剩余电压应是两者的叠加结果即气泡上的实际电压小于气泡的击穿电压，于是气泡的放电暂停。气泡上的电压又随外加电压的上升而上升，直到重新到达时，又出现第二次放电。第二次放电过程产生的空间电荷，同样又建立起反向电压，假定第一次的放电累积的电荷都没有泄漏掉，这时气泡中反向电压为又使气泡上实际的电压下降到Ｕr，于是放电又暂停。之后气泡上的电压又随外加电压上升而上升，当它达到时又产生放电。这样在外加电压达到峰值前，若放电n次，则放电产生的空间电荷所建立的内部电压为。在外加电压过峰值后，开始下降，当气泡上的电压达到时，即时，气泡又发生放电，但这时放电产生的空间电荷的移动方向，决定于内部空间电荷所建立的电场方向，于是中和掉一部分原来累积的电荷，使内部电压减少了一个。气隙上的电压降达到时，放电又暂停。之后气隙上的电压又随外加电压下降向负值升高，直到重新达到-时，放电又重新发生。假定每次放电产生的都一样，并且，则当外加电压（瞬时值）过零时放