武漢三新電力設(shè)備制造有限公司

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?破壞性試驗(yàn)?非破壞性試驗(yàn)局部放電測(cè)試

1-5-1 局部放電試驗(yàn)的基本概念

?

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?放電。發(fā)生在被氣體包圍的導(dǎo)體附近的放電，可稱之為電暈。對(duì)于絕緣體內(nèi)部的局部放電，目前還無法直接測(cè)量其放電的電荷，但內(nèi)部放電時(shí)所產(chǎn)生的電荷交換，必將會(huì)在絕緣體的表面有所反映。局部放電測(cè)試

基本概念（續(xù)）

局部放電測(cè)試

基本概念（續(xù)）

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局部放電測(cè)試

（1）視在放電荷Qa ；（2）放量重復(fù)率N；（3）放電能量W（4）平均放電電流（5）放電功率P（6）起始放電電壓ui （7）放電熄滅電壓ue???

Qa：

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局部放電測(cè)試

入試樣施加電壓的兩端，在此兩端出現(xiàn)的脈沖電壓與局部放電時(shí)所產(chǎn)生的脈沖電壓與局部放電時(shí)所產(chǎn)生的脈沖電壓相同，則注入的電荷量即為視在放電電荷量，單位用Pc表示。在一個(gè)試樣中可能同時(shí)電荷量稱為放電量。

N

N在測(cè)量時(shí)間內(nèi)，平均每秒鐘出現(xiàn)的放電次數(shù)稱為/s。實(shí)際測(cè)量中，受測(cè)試系統(tǒng)靈敏度和局部放電測(cè)試

W

放電能量W ：氣隙中每一次放電所消耗的能量稱為放電能量，單位為μJ. 放電量的大小不但與視在放電量有關(guān)，而且還與放電起始電壓有關(guān)。

局部放電測(cè)試

平均放電電流：設(shè)在測(cè)量時(shí)間間隔T內(nèi)出現(xiàn)m次放電，各次放電的視在放電電荷為q1、q2……qm，則平均電流為1I??q T

平均電流的單位為A。這一參數(shù)綜合反映了放電量及放電次數(shù)。mii?1

局部放電測(cè)試

P

放電功率P ： 設(shè)在測(cè)量時(shí)間間職責(zé)T人，出現(xiàn)m次放電，各次放電的視在放電電荷為q1、q2……，qm，每次放電時(shí)對(duì)應(yīng)的外加電壓的瞬時(shí)值為u1、u2，……，um，即出現(xiàn)q1放電時(shí)，對(duì)應(yīng)的電壓瞬時(shí)值為u1，則放電功率為

放電功率的單位為W。這一參數(shù)包含有放電量、放電次數(shù)以及放電時(shí)的外加電壓等信息。1?uiqi?P?i?1Tm局部放電測(cè)試

ui

起始放電電壓ui ：當(dāng)外加電壓從不出現(xiàn)局部放電的電壓值開始逐漸升高，直到在測(cè)試裝置上能觀察到局部放電時(shí)的最低電壓值，即為起始放電電壓，并以有效值來表示，單位是V。為了克服測(cè)試系統(tǒng)靈敏度不同而造成測(cè)試結(jié)果不可對(duì)比的不足，各類產(chǎn)品都規(guī)定了一個(gè)最小的放電量水平，當(dāng)出現(xiàn)的放電達(dá)到這一水平時(shí)，外加電壓的有效值即為起始放電電壓。如果一出現(xiàn)放電就超過這一水平，則以出現(xiàn)放電時(shí)的外加電壓作為起始放電電壓。

局部放電測(cè)試

ue

放電熄滅電壓ue：當(dāng)外加電壓從高于起始放電電壓逐漸降低，直到放電消失時(shí)的外加電壓即為放電熄滅電壓，以有效值來表示。為了提高測(cè)試結(jié)果的可比性，通常選取與測(cè)量起始放電電壓時(shí)一樣的最小放電量，當(dāng)放電量隨電壓下降而逐漸減小到此最小放電量時(shí)，外加電壓的有效值即為放電熄滅電壓。

局部放電測(cè)試

視在放電電荷、放電能量及放電重復(fù)率是基本的三個(gè)參數(shù)，放電它們都是表征各次單個(gè)放電的特性，而放電平均電流和放電功率是在一定時(shí)間間隔內(nèi)局部放電的累積量，放電起始和熄滅電壓是用外加電壓來表征放電的開始和消失。在現(xiàn)有的局部放電試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中，一般都只要求測(cè)量放電量的大小，有的也要求測(cè)量起始放電電壓和放電熄滅電壓。

局部放電測(cè)試

局部放電測(cè)量的方法很多，主要分為電測(cè)量法和非電測(cè)量法兩大類。

電測(cè)量法中有脈沖電流法（ERA）、電橋法以及無線電干擾電壓法（RIV）等等，其中脈沖電流是最普遍采用的一種方法。

局部放電測(cè)試

脈沖電流法的測(cè)量原理

1-6-2所示的測(cè)試回路中，則試樣兩端的視在放電電荷就

局部放電測(cè)試

圖1-6-2試回路中是正比于試樣的視在放電電荷。

脈沖電流法的測(cè)試線路有直測(cè)法和平衡法兩種。

局部放電測(cè)試

局部放電測(cè)試

局部放電測(cè)試

電流互感器進(jìn)行局部放電試驗(yàn)的基本回路有3種，即測(cè)量阻抗與耦合電容器串聯(lián)的直接法測(cè)量回路、測(cè)量阻抗與試品串聯(lián)的直接法測(cè)量回路回路和平衡法測(cè)量回路。使用的設(shè)備主要有：無局放試驗(yàn)變壓器、調(diào)壓器、隔離器、無局放標(biāo)準(zhǔn)電容器和局放測(cè)量系統(tǒng)。

局部放電測(cè)試

局部放電測(cè)試

Ck。Ck在試驗(yàn)電壓下不應(yīng)有明顯的局部放電。Zm。測(cè)量阻抗是一個(gè)四端網(wǎng)絡(luò)的元件，它可以是電阻RL的單一元件，也可以是電阻電容并聯(lián)或電阻電感并聯(lián)的RC和RL電路，也可以由電阻、電感、電容組成RLC調(diào)諧回路：調(diào)諧回路的頻率特性應(yīng)與測(cè)量?jī)x器的工作頻率相匹配。測(cè)量阻抗應(yīng)具有阻止試驗(yàn)電源頻率進(jìn)入儀器的頻率響應(yīng)，連接測(cè)量阻抗和測(cè)量?jī)x器中的放大單元的連線，通常為單屏蔽同軸電纜。c.根據(jù)試驗(yàn)時(shí)干擾情況，試驗(yàn)回路接有一阻塞阻抗Zf，源干擾、也能適當(dāng)提高測(cè)量回路的最小可測(cè)量水平。d 局放測(cè)量?jī)x器。e 加壓設(shè)備

局部放電測(cè)試

式，通常是示波屏懷峰值電壓表（PC）或數(shù)字顯示并用。用示波屏是必須的。示波屏上顯示的放電波形有助于區(qū)分內(nèi)部局部放電和來自處產(chǎn)的干擾。 圓）基線上。測(cè)量?jī)x器的掃描頻率應(yīng)與試驗(yàn)電源的頻率相同。

k，稱為視在放電量的校準(zhǔn)。換算系數(shù)k受回路Cx、Ck、Cs（高壓對(duì)地的雜散電容）及Zm等元件參量的影響。因此，試驗(yàn)回路每改變一次必須進(jìn)行一次校準(zhǔn)。局部放電測(cè)試

Uo的方波通過Co注入試品兩端，此注入的電荷量為式中：Uo——方波電壓幅值，V：

Co——電容，PF；

Qo——電荷量，PC。

校準(zhǔn)方波的波形

校準(zhǔn)方波的上升時(shí)間應(yīng)使通過校準(zhǔn)電容Co的持續(xù)時(shí)間比1/f2要短，校準(zhǔn)方波的上升時(shí)間不應(yīng)大于μs，衰減時(shí)間通常在100μs 局部放電測(cè)試

Qo注入試品兩端稱為直接校準(zhǔn)，其目的是直接求得指示Q表征的試品內(nèi)部放電量之間的定量關(guān)系，即求得k。這種校準(zhǔn)方式是由國家標(biāo)準(zhǔn)GB7354-87所示，其方法是：接好整個(gè)試驗(yàn)回路，將已知電荷量Qo=UoCo注入試品兩端，則指示系統(tǒng)響應(yīng)L′。取下校準(zhǔn)方波發(fā)生器，加電壓試驗(yàn)，當(dāng)試品內(nèi)部放電時(shí)，指示系統(tǒng)響應(yīng)為L(zhǎng)，由此則可得換算系數(shù)kH為

kH=L/L′

則視在放電量Q為

Q=UoCoKH式中：Q——視在放電量，PC；

Uo——方波電壓幅值，V；

Co——電容，PF；

KH——換算系數(shù)。

局部放電測(cè)試

局部放電測(cè)試

Uo和串聯(lián)電容Co的值要用一Uo一般可用經(jīng)校核好的示波器進(jìn)行測(cè)定；Co一般可用合適的低壓電容電橋或數(shù)字式電容表測(cè)定。每次使用前應(yīng)檢查校準(zhǔn)方波發(fā)生器電池是否充足好。? 從Co到Cx的引線應(yīng)盡可能短直，Co與校準(zhǔn)方波發(fā)生器之間的連線最好選用同軸電纜，以免造成校準(zhǔn)方波的波形畸變。? 當(dāng)更換試品或改變?cè)囼?yàn)回路任一參數(shù)時(shí)，必須重新校準(zhǔn)。

局部放電測(cè)試應(yīng)在對(duì)試品所有高壓絕緣試驗(yàn)之后進(jìn)行，必要時(shí)可在耐壓試驗(yàn)前后各進(jìn)行一次，以資比較。（2） 試品表面應(yīng)清潔干燥，試品在局部放電測(cè)試前不應(yīng)受機(jī)械、熱的作用。

（3） 48h后才能進(jìn)行局部放電測(cè)試。

局部放電測(cè)試

局部放電測(cè)試

Ck——耦合電容器；C——鐵芯；Zm——測(cè)量阻抗；F——外殼； L1、L2——電流互感器一次繞組端子；k1、

。

局部放電測(cè)試

1/3測(cè)量電壓下接通電源，然后按規(guī)定的31/測(cè)量電壓下，方能切除電源。 放電量的讀取，以相對(duì)穩(wěn)定的最高重復(fù)脈沖為準(zhǔn)，偶爾發(fā)生的較高脈沖可以忽略，但應(yīng)作好記錄備查。 試驗(yàn)期間試品不擊穿，測(cè)得視在放電量不超過允許的限值，則認(rèn)為試驗(yàn)合格。

局部放電測(cè)試

電流互感器局部放電試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓由外施電源產(chǎn)生，雜散電容Cs代替耦合電容Ck，其接線如圖1-5-8所示�；ジ衅魅粲需F芯C端子引出，則并接在B處。電容式互感器的末屏端子也并接在B處。處殼最好接B，也可直接接地。試驗(yàn)變壓器一般按需要選用單級(jí)變壓器串接（例如單級(jí)電壓為60kV的3

?局部放電試驗(yàn)的基本回路?校準(zhǔn)的注意試驗(yàn)?對(duì)電源的要求

局部放電測(cè)試

;

c 試驗(yàn)回路接觸不良，各部位電暈及試驗(yàn)設(shè)備的內(nèi)部放電；d 接地系統(tǒng)的干擾；

e 金屬物體懸浮電位的放電。局部放電測(cè)試

度上取決于測(cè)試者的分析能力和經(jīng)驗(yàn)。

局部放電測(cè)試

-電源濾波器

220V電源時(shí)）兩線路π型濾波器，如圖1-5-10給出的雙π

型濾波網(wǎng)絡(luò)接線圖。

局部放電測(cè)試

-屏蔽式隔離變壓器

變壓器和低壓電源濾波器同時(shí)使用，抑制干擾效果較好。局部放電測(cè)試

平衡接線法

? 儀器帶有選通（窗口）元件系統(tǒng)

局部放電測(cè)試

-儀器帶有選通（窗口）元件系統(tǒng)

1-6-16所示。將選通元件PC表）配合使用，效果較好，即PC表

局部放電測(cè)試

采用防暈高壓引線或在設(shè)備高壓端部加裝防暈罩。由于空氣的起始電暈場(chǎng)強(qiáng)為30kV/cm（峰值），所以可以認(rèn)為場(chǎng)強(qiáng)在20kV/cm以下時(shí)，即可保證高壓帶電部位汪會(huì)出現(xiàn)電暈放電，因此設(shè)計(jì)防暈高壓引線和防暈罩時(shí)的最大場(chǎng)強(qiáng)可按Emax＞20kV/cm（有效值）來考慮。 對(duì)防暈高壓引線，其最大電場(chǎng)強(qiáng)度可按圓柱一平板電場(chǎng)計(jì)算，即 Emax?9U

10rlnr

式中：U——圓柱與平板之間的電壓，kV;

r——圓柱的半徑，cm；

局部放電測(cè)試

l——圓柱與平板之間的距離，cm。 由此式可見，將高壓引線加粗可降低Emax

抑制試驗(yàn)回路接地系統(tǒng)的干擾，唯一的措施是

在整個(gè)試驗(yàn)回路選擇一點(diǎn)接地。

局部放電測(cè)試

?干擾抑制方法：

電源濾波、隔離儀器

高壓回路

選擇合適的試驗(yàn)方法

局部放電測(cè)試

分并剔除由外界干擾引起的高頻脈沖信號(hào)，否則，這種假信號(hào)將導(dǎo)致檢測(cè)靈敏度下降和最小可測(cè)水平的增加，甚至造成誤判斷的嚴(yán)重后果。

局部放電試驗(yàn)的干擾是隨機(jī)而雜亂無章的，因此難以建立全電壓與時(shí)間關(guān)系曲線等特性，有助于提高識(shí)別能力。

局部放電測(cè)試

壓高低（或時(shí)間的延長(zhǎng)）突變、緩變、而有些主電源卻是不變的，觀察和分析這類固有特性的識(shí)別干擾的主要依據(jù)。