局部放电详细解答

检测阻抗： 检测阻抗： 测量阻抗是一个四端网络的元件， 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 的单一元件， 电路，也可以由电阻、电感、 电感并联的RC 和RL 电路，也可以由电阻、电感、电容组 调谐回路。 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。 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。 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， 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。 蔽同轴电缆 RC型频带宽、噪声大 试品电流大时阻抗上有工频分量。 型频带宽、 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 型对工频呈低阻抗， 型对工频呈低阻抗 对放电脉冲检测灵敏度较高， 带较窄，噪声水平较低。 型应用普遍。 带较窄，噪声水平较低。RCL型应用普遍。 型应用普遍
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， 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， 这种放电可以发生在导体 ( 电极 ) 附近 ， 也可发生在其它 位置。 位置。 局部放电的种类： 局部放电的种类： 绝缘材料内部放电（固体-空穴 液体-气泡 空穴； 气泡） ①绝缘材料内部放电（固体 空穴；液体 气泡）； 表面放电； ②表面放电； 高压电极尖端放电。 ③高压电极尖端放电。 局部放电的产生： 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， 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。 局部放电。 局部放电
二、局部放电机理： 局部放电机理： 内部放电：绝缘材料中含有气隙、油隙、杂质等， 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。 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： 原理图：
Ug
Cg Ca Cb
Ua
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 ：
3. 电晕放电：在电场极不均匀的情 电晕放电： 况下， 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。 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、 晕放电大多发生在电极边缘、导体 尖端周围， 尖端周围，电晕放电一般发生在负 半周。 半周。
三、放电量与各参数间的关系 一个脉冲真实放电量q ， 、 等参数在实际试品中 一个脉冲真实放电量 r，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， 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。 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 局部放电将引起绝缘上所施加电压的变化 产生一个 ∆U,同时也引起绝缘介质中电荷 的转移 我们称之为视 同时也引起绝缘介质中电荷q的转移 同时也引起绝缘介质中电荷 的转移,我们称之为视 在放电量。 在放电量。
④局部放电起始电压Ui： 局部放电起始电压 ： 试品两端出现局部放电时，施加在试品两端的电压值。 试品两端出现局部放电时，施加在试品两端的电压值。 局部放电熄灭电压Ui: ⑤局部放电熄灭电压 试品两端局部放电消失时 的电压值。 的电压值。（理论上比起始电 压低一半， 压低一半，但实际上要低很多 5%-20%甚至更低） 甚至更低） 甚至更低
局部放电超声测量
压 电 超 声 传 感 器 阻 抗 变 换 前 置 放 大 滤 波 放 大 器 数字 局部 放电 测试 仪
75 同轴电缆
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 ∆t 计 算 出 放 电 点 与 传 感 器 的 距 离 s=v∆t v=1.42mm/µs（油中） （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 ③放电产物分析法 分解气体 分析化学生成物 推断放程 度
Ua Ug Cg放电 局部放电 放电的产生与介质内部电 放电 场分布有关，空穴与介质完好部分电压分布关系如下： 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: 介质总电容
C
X
= Ca +
C gC b Cg + Cb
g
设空穴与其串联部分介质的总电容Cn: 设空穴与其串联部分介质的总电容
超声波局部放电测量特点： 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。 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。 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。 不受电源信号的干扰。 4. 测试灵敏度低，不能直接定量。 测试灵敏度低， 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 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 。
局部放电主要参量： 局部放电主要参量： 局部放电的视在电荷q： ①局部放电的视在电荷 ： 电荷瞬时注入试品两端时,试品两端电压的瞬时变化量与 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 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。 皮库)表示 般用 皮库 表示。 ②局部放电试验电压： 局部放电试验电压： 按相关规定施加的局部放电试验电压， 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。 放电量不应超过规定的局部放电量值。 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。 的局部放电参量的数值。
等效回路的校正： 在试品两端主入已知电荷量， 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。 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 校正方法：注入 校正方法 试 品 的 电 容 Cx 为 已 知 ， Cx 两 端 的 电 荷 ： q0=UN CxCq/Cx+Cq Cq<< Cx 所以 所以q0≈UN.Cq 一般 为固定值， 一般Cq为固定值 为固定值， 调节U 得到不同的q0值 不论采用何种接线， 调节 N得到不同的 值 。不论采用何种接线， 校准信号必 须从试品两端注入。 须从试品两端注入。 如采用示波器观察脉冲， 应先调节宽带放大器的增益， 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 的脉冲， 得到一个高度为 的脉冲 q0/ L 0， 此时 ， 此时L0= q0。 试品册得的视在放电量 。 试品册得的视在放电量q= UN.Cq （L/ L0）若放大器变档则： ）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 测量信号高度 ： 测量档位 校 正档位
2.表面放电： 表面放电： 表面放电 由于在套管法兰、 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。 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。 放电波形与电极形状有关，放电波形一般不对称且较稀。
并联法试品一端接地， 并联法试品一端接地， 检测阻抗容量可较小。 检测阻抗容量可较小。
a并联法 并联法
试品一端可以不接地的 采用串联法。
b串联法 串联法
c平衡法 平衡法
平衡法： 将两台电容量相差不大的试品， 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。 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 仪器测得的信号
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， 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、 电荷转移交换，发射电磁波、声波、发热、发 产生分解物等， 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。 的方法，一般分为电测法和非电测法。 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 的声波， 超声波是一种振荡频率高于 的声波 声波的波长较短，可以在气体、 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、 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。 电的位置和放电程度。
第三节 脉冲电流测量原理及方法 局部放电电测法： 无线电干扰测量法 无线电干扰测量法RIV：直接耦合或 局部放电电测法：1.无线电干扰测量法 ： 天线 RIV表 读取 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 放电能量法： 放电能量法 3.脉冲电流法。IEC通用方法，直接通过检测回路测量电压 脉冲电流法。 通用方法， 脉冲电流法 通用方法 脉冲，灵敏度最高。 脉冲，灵敏度最高。 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。 测量仪器主要有脉冲显示仪和数字分析仪。 1.测试接线： 测试接线： 测试接线
局部放电的特点： 局部放电的特点： 放电能量很小， 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； 强度； 对绝缘的危害是逐渐加大的，它的发展需要一定时间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。 缺陷扩大-绝缘击穿 累计效应 缺陷扩大 绝缘击穿。 对绝缘系统寿命的评估分散性很大。 发展时间、 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。 种类、产生位置、绝缘种类等有关。 局部放电试验属非破坏试验。不会造成绝缘损伤。 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： 局部放电测试的目的和意义： 确定试品是否存在放电及放电是否超标,确定局部放电起 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。 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。 局部隐形缺陷及故障。
Cg Cb Ua U aε b Eg = ⋅ = d g Cg Cg + Cb ε g d b + ε bd g
dg:空穴距离 空穴距离 介质中平均场强
db:串联部分完好介质厚度 串联部分完好介质厚度
Eav
Ua = ( dg + db )
Eg Eav
=
ε ε
b g
E
g
ε = ε
b g
Eav
εg=1空穴大多为空气 εb>1 所以空穴的 高于完好介质 空穴大多为空气 所以空穴的E高于完好介质 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 而空气为25-30(kV/cm)， 当外 而空气为 ， 施电压达一定值时空穴首先击穿,其它介质完好 其它介质完好,形成局部放 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: ug 空穴击穿 uc ur 放电 局部放电脉冲 ua uc uc重新建立 ug空穴击穿 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 相当一脉冲波 相当一脉冲波。 穴电压下降时间很短约 -7s相当一脉冲波。 内部放电总是出现在电源的 三象限， 一、三象限，脉冲次数随着 外施电压的上升而增多， 外施电压的上升而增多，放 电波形大多比较对称且较密， 电波形大多比较对称且较密， 一般呈线性关系。 一般呈线性关系。
C
n
=
C C
g
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
C
b b
+ C
因为介质电容充电电荷q=UC C=εS/d 因为介质电容充电电荷 Eg:空穴电场强度 εg:空穴介电常数 空穴电场强度 空穴介电常数 Eb:与空穴串联部分电场强度 与空穴串联部分电场强度 εb: 与空穴串联部分介电常数 Ug=qn/Cg 设qn为空穴充电电荷 空穴电场强度Eg= Ug/dg=q/dgCg 空穴电场强度