局放试验

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一、超声波局部放电测量原理
超声波是一种振荡频率高于20kHz的声波,超 声波的波长较短,可以在气体、液体和固体等 媒介中传播,传播的方向性较强、故能量较集 中,因此通过超声波测试技术可以测定局部放 电的位置和放电程度。
超声波局部放电测量特点: 1. 可以较准确的测定局部放电的位置。 2. 测量简便。可在被测设备外壳任意安装传感器。 3. 不受电源信号的干扰。
如采用示波器观察脉冲,应先调节宽带放大器的增益, 得到一个高度为L0mm的脉冲,然后计算单位刻度的放电量 q0/ L 0,此时L0= q0。试品册得的视在放电量q= UN.Cq (L/ L0)若放大器变档则:
q= UN.Cq(L/ L0)×10(N1-N2) 示波器读数 L:测量信号高度 ;L0:校正信号高度 N1:测量档位 N2:校 正档位
低压施加3相倍频电源。
试验方法:测量A相,B、C分别接地,其他两相同 理。判定时取最大值。试验时铁心接地。
第六节 局部放电波形图谱识别 1.内部放电:
单气隙
多气隙
2.表面放电:
3.电晕放电: 4.干扰放电波形:
接触不良
可控硅元件动作
磁饱和产生的谐振波形
调制或非调制的干扰波形
荧光灯产生的干扰
第七节 局部放电试验应注意的事项:
三、放电量与各参数间的关系 一个脉冲真实放电量qr,Ug、Ur等参数在实际试品中 是不可知的,同时绝缘缺陷各不相同,故真实放电量 是不可以直接测量的。 局部放电将引起绝缘上所施加电压的变化,产生一个 ΔU,同时也引起绝缘介质中电荷q的转移,我们称之为视 在放电量。
第二节 局部放电测量方法
局部放电会产生各种物理、化学变化,如发生 电荷转移交换,发射电磁波、声波、发热、发 光、产生分解物等,所以有很多测量局部放电 的方法,一般分为电测法和非电测法。

数字 局部 放电 测试 仪
电测法与超声法联合测量 以电信号为时间零点测量与超声 信 号 的 时 间 差 Δt 计 算 出 放 电 点 与 传 感 器 的 距 离 s=vΔt v=1.42mm/μs(油中)
1. 其他非电检测方法
①光检测法 透明介质 电缆芯 水介质 光电倍增管观察
②热检测法 严重放电 局部热效应 热电偶 测温升
Ua Ug Cg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:
CX

Ca

CgCb Cg Cb
设空穴与其串联部分介质的总电容Cn:
Cn

C g Cb Cg Cb
因为介质电容充电电荷q=UC C=εS/d
Eg:空穴电场强度
εg:空穴介电常数
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。
4. 测试灵敏度低,不能直接定量。
一、 超声波传感器的原理及应用 1. 超声波传感器的原理:压电效应 单片陶瓷振动子 f∝t/r2 t: 振动子厚度 r:振动子半径 采用密封结构传感器 根据不同的尺寸作成不同频率的 传感器 。
局部放电超声测量
压电

75Ω同轴电缆 波
传感







一、 脉冲电流测量法仪器及接线 测量仪器主要有脉冲显示仪和数字分析仪。 1.测试接线:
并联法试品一端接地, 检测阻抗容量可较小。
试品一端可以不接地的 采用串联法。
a并联法 b串联法
c平衡法
平衡法:将两台电容量相差不大的试品,相互作为耦合电 容并平衡抑制干扰。灵敏度略低于直测法。 仪器测得的信号Uf=Ua-Ub
③放电产物分析法 分解气体 分析化学生成物 推断放程 度
第三节 脉冲电流测量原理及方法 局部放电电测法:1.无线电干扰测量法RIV:直接耦合或
天线 RIV表 读取μv 不能直接读取放电量 2.放电能量法:放电有能量损耗 测量一个周期的放电能量 3.脉冲电流法。IEC通用方法,直接通过检测回路测量电压 脉冲,灵敏度最高。
相对相:在电压1.2 Um放电量:在交接时不大于20Pc。试 验时一次、二次不应短路,试验应作两次,AX对调,放电 量取大的为最后结果。采用直接加压法,如励磁电流过大, 应采用3倍频电源。 第五节 电力变压器局部放电试验
1. 测量接线及试验方法:
+
相对相:在电压1.2 Um放电量:在交接时不大于20Pc。试 验时一次、二次不应短路,试验应作两次,AX对调,放电 量取大的为最后结果。采用直接加压法,如励磁电流过大, 应采用3倍频电源。 第五节 电力变压器局部放电试验
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
Eg

Ua d gCg
CgCb Cg Cb

Uab gdb bdg
dg:空穴距离
db:串联部分完好介质厚度
介质中平均场强
Eav
Ua
(dg db)
放电表读数:
q= UN.Cq(x/x0)×10(N1-N2 ) X: 测量信号读数;x0:校正信号读数
一般放大器总增益100dB,分为5个档位,每个档位为20dB, 放大器频率范围:20-200kHz
例:校正信号为X= 100pC UN=10V Cq=10PF 调节放大器使读数为X0=100格
放大器档位为N2=3(此时放大器微调不能再动) 测量信号读数 X=50格 N1=3 则q= 10×10(50/100)×10(3-3)=50 Pc
标准:GB1208-97《电流互感器》规定在电压1.2Um/√3时放 电量:交接时不大于20pC Um=1.15Un=1.15×35=40.25kV 试验加压:1.2Um/√3=1.2×40.25/1.732=27.89 kV 2.电压互感器局部放电测量回路
标准: 相对地 GB1207-97《电压互感器》 规定在电压1.2Um/√3时放 电量:交接时不大于20Pc。
1. 试验程序: ① 试前准备:试品表面应清洁干燥,其温度和环境温度一 致,试验前试品不应受机械、热和电的作用。
② 校验测试回路的灵敏度,应不低于试品允许放电量的 50%。 ③ 高压引线应采用蛇皮管,与试品连接处应紧密,必要时 加屏蔽。
④ 试品、测试设备可靠接地,最好一点接地,接地线尽量 短。
⑤ 试验回路要紧凑,试品远离其他物体。
检测阻抗:
测量阻抗Zm。测量阻抗是一个四端网络的元件,它可以是 电阻R 或电感L的单一元件,也可以是电阻电容并联或电阻 电感并联的RC 和RL 电路,也可以由电阻、电感、电容组 成RLC 调谐回路。
调谐回路的频率特性应与测量仪器的工作频率相匹配。测 量阻抗应具有阻止试验电源频率进入仪器的频率响应。连 接测量阻抗和测量仪器中的放大单元的连线,通常为单屏 蔽同轴电缆。
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:
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
Eg Eav

b g
Eg

b g
Eav
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: ua uc ug 空穴击穿 uc ur 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。
③ 抑制: a.从波形的特点分析区别,读取放电脉冲。 b.在电源回路和高压回路加滤波器。 c.测量装置选择合适的频带和中心频率。 d.采用平衡测试回路。 e.时间开窗法。
RC型频带宽、噪声大,试品电流大时阻抗上有工频分量。
RCL型对工频呈低阻抗,对放电脉冲检测灵敏度较高,频 带较窄,噪声水平较低。RCL型应用普遍。
一、等效回路的校正:在试品两端主入已知电荷量,得到 需要的视在放电量,测量比较试品放电量之间的换算系数。
1.校正方法:注入q0=UN.Cq 试 品 的 电 容 Cx 为 已 知 , Cx 两 端 的 电 荷 : q0=UN CxCq/Cx+Cq Cq<< Cx 所以q0≈UN.Cq 一般Cq为固定值, 调节UN得到不同的q0值。不论采用何种接线,校准信号必 须从试品两端注入。
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:
Ug
Cg
Ua
Ca Cb
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
1. 测量接线及试验方法:
+
标准:
1.制造厂与用户协商,天津电力公司规定小于10pC;
2.依照制造厂技术条件;
3.依据有关标准,如:JB/DQ2628-90,《树脂绝缘 干式变压器质量分等》标准规定放电量应小于 50pC。
加压方法:低压施加相对相1.5Um预加电压,持续 30s,然后降至1.1Um相对相电压,持续3min读数。
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:
若X=50格 N1=4 则q= 10×10(50/100)×10(4-3)=500 pC
一、 方波发生器及校正电容Cq的选择 方波的要求:上升时间不大于0.1μs 校正电容Cq的选择: Cq≤0.1Cx 一般为10 pC或100 pC 第四节 互感器局部放电测量
1.电流互感器局部放电测量接线: Ck:耦合电容器可选用5006000pF高压电容,本身局放 小于试品允许值的50% 35Kv CT电容很小可采用串联 法,利用T对地杂散电容作为 Ck,不用Z。测量时二次短接 后与铁心一起接地。
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.表面放电:
由于在套管法兰、电缆终端及导体与介质弯角处产生 一平行表面的场强分量,当场强较高时会产生表面放电。
Ed
Er
放电波形与电极形状有关,放电波形一般不对称且较稀。
3. 电晕放电:在电场极不均匀的情 况下,导体表面的电场强度达到附 近气体的击穿场强发生的放电。电 晕放电大多发生在电极边缘、导体 尖端周围,电晕放电一般发生在负 半周。
1. 干扰的来源、识别和抑制: ① 来源: a.电源干扰信号; b. 接地系统的干扰; c.空间干扰信号; d.测试回路本身的干扰信号。 ② 识别: a.测试回路通电,不升压仪器指示主要是电源干扰。 b.不带试品,升压到额定,此时干扰主要来自升压器及与高 压连接的各设备。 c. 测试回路不通电,仪器指示主要是空间干扰信号。 d.利用示波器识别其他各种干扰。
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