电缆局部放电试验学习资料

电缆局部放电试验学习资料保定华电电气有限公司

电缆局部放电试验学习资料

目录

一、电工原理的有关基本概念

1.什么叫交流电?

2.什么叫正弦电流和电压及其有效值?

3.放电脉冲信号基本特征

4.什么叫容抗、感抗?

5.什么叫电场强度、击穿场强?

二、局部放电的基本概念

1. 什么叫局部放电

2. 局部放电的基本名词概念

3. 局部放电出现的部位

4. 局部放电产生的危害

5. 局部放电产生的过程

三、局部放电测试方法

1．局部放电测试原理

2. 局部放电测试设备

3．局部放电测量步骤

4．产品标准对局部放电考核指标要求的变化

5. 典型的放电谱图

一、电工原理的有关基本概念 1.什么叫交流电?

在实际电路中（如仪器设备的工作回路、电力传输线路）电流、电压都随着时间而变动，有时不仅大小随时间在变动，而且方向也可能不断反复交替地变动着。工程上所常遇到的变动电流，其方向和大小均随时间作周期性变化，这种电流称为周期电流。 图1中的曲线就表示一种周期电流，通常把这种曲线称为波形。

图1：周期电流i 的波形

周期电流经过一定时间T ，电流的变动就完成一个循环，故T 称为周期；周期以秒（s ）为单位。单位时间内电流变动所完成的循环（或周期）数称为频率，用字母f 表示。根据这个定义，频率恰好是周期的倒数，即

T

f 1

频率的单位为1/秒，又称为赫兹（Hz ）,简称赫。

大小和方向都随时间变动，而在一定周期内平均值等于零的周期电流称为交变电流，简称交流。当然如果上述是电压波形时我们称为交变电压，也简称交流电。

变动电流或电压在任何一个时刻的值叫它们的瞬时值，瞬时值是时间的函数。在交流电路中，欧姆定律仍然适用。

2.什么叫正弦电流和电压及其有效值?

电力工程中所用的交变电流和电压是按照正弦规律变动的，换句话説，这些交

变量是时间的正弦函数，波形如图2。例如交变电流的数学表达式为：

i=I m sin(ωt+ψ) 式中i 是电流的瞬时值。

图2：正弦波形

周期电流、电压的瞬时值都随时间而变，计算时很不方便。因此，在实际进行计算时，常用一个称为有效值的量。以周期电流i 为例，它的有效值（用大写字母I 来表示）定义为：

m

m T I I dt i T I 707.02

102

===⎰ 周期性变动量的有效值等于它的瞬时值的平方在一个周期内的平均值再取平方根，因此有效值又称为方均根值。

在工程上一般所説正弦电压、电流的大小都是指有效值来説的。例如照明所用的交流电压是220V ，是指有效值来説的。交流测量仪表上所指示的电压、电流都是有效值；交流电气设备名牌上的额定电压、额定电流也是指有效值。

3.放电脉冲信号基本特征

当高压电气设备中绝缘体内（如电缆绝缘内部）或高压导体附近在高电压作用下，如果存在缺陷，在缺陷处出现局部放电，也就是在缺陷处会有瞬时的微小电压变化，那么在电气回路中会出现微小的脉冲信号（电压或电流），此脉冲信号叫放电脉冲信号。

放电脉冲信号的特点：放电信号的频谱非常宽，大约从数百Hz 到数百MHz 。放

电信号波形很陡、很尖。一般情况下认为当电缆绝缘体内局部区域的电场强度到达击穿场强时，该区域就发生放电。所谓的局部区一般是指类似于气泡、微孔、气隙和不同介质的界面等，在放电理论中都用气体放电的机理去分析，气体放电机理分为电子碰撞电离理论和流注理论。在大气中当电极的距离比较大、气压比较高时或绝缘体的表面电阻很高、放电产生的空间电荷累积在气隙两端的介质表面上，使电场集中从而可能产生流注放电，放电波形图（见下图3a）；在绝缘内部的气隙，一般都是很薄的，通常都是电子碰撞电离放电，放电波形图（见下图3b）。

图3：气体放电波形图

a)流注放电 b)电子碰撞电离放电

从图中我们可以看出无论是流注放电还是电子碰撞电离放电，其放电脉冲的上升时间都小于100 ns。

4.什么叫容抗、感抗?

大家知道在对任何无源电器设备电气参数进行分析时都可以看成电阻、电容和电感的串、并联形式，例如电力电缆。当然有时为了分析简单起见，把电器设备中参数比较小的部分忽略，例如电力电缆认为是电容性负载，变压器认为是电感性负载。

所谓电容器是存放电荷的容器，如果一个容器二端的电压是u,所带的电荷为q，那么该容器的电容为：

u

q C =

当然实际电容器中它的介质中往往会产生一定的损耗以及有一定绝缘电阻，所以在交流电压使用下会产生一定漏电流，例如电缆在施加一定的电压情况下，会产生一定的泄露电流。因此电容器也是一个负载元件，既然是负载元件，就有阻抗。对于电容器负载来讲，其阻抗就叫容抗。

容抗的大小fC

C X c πω21

1=

=

, I=2πfCU 上式中f 为交流电的频率，C 为电容器的电容。当交流电的频率越高或电容器的电容越大时，其容抗就越小。

同样我们也可以説明电感元件的阻抗，叫感抗。 感抗的大小fL L X l πω2==

上式中f 为交流电的频率，L 为电感元件的电感。当交流电的频率越高或电感器的电感越大时，其感抗就越大。

在电路中如果既有电容器又有电感器，如图4所示，例如我们在进行局部放电试验时，在试验回路中被试电缆是电容器，变压器是电感器。

图4： 串联谐振原理图

由于在交变电压作用下，电容器与电感器上的电流方向刚好相反，所以在此回路中

容抗和感抗是相互抵消的，这就是串联或并联谐振的原理。当电路中c l X X =时，回路发生谐振。

fL X fC X l c ππ221

=

== LC

f 1

2=

=ωπ

5.什么叫电场强度、击穿场强?

所谓电场强度是指绝缘结构单位距离上所承受的电压。而击穿场强是指绝缘结构所承受的最大电场强度。

绝缘材料在一定电场强度范围内电压和电流的关系符合欧姆定律，但当电场强度超过一极限值时，通过介质的电流与施加与介质的电压关系就不符合欧姆定律，而突然猛增，如图5所示，这时绝缘材料被破坏而失去了绝缘性能，这种现象称为介质的击穿。发生击穿时的电压称为击穿电压。对于绝缘材料通常是以平均击穿场强E B 来表徵绝缘强度 。

)/(m V d

U E g g =

式中：U B -击穿电压（V ）； d-击穿处绝缘厚度，（m ）。

击穿场强是绝缘材料的基本电性能参数之一。如果一根电缆其绝缘发生了击穿，它就去了运行功能。

图5：电流与电压的关系

平时进行电线电缆耐电压试验，与上述的击穿强度试验有所区别，耐电压试验