交流局部放电原理

交流局放试验

一、使用标准

GB/T 7354-2003 局部放电测量

二、局部放电原理

1、定义及产生原因

在电场作用下，绝缘系统中只有部分区域产生放电，但尚未击穿，这种现象称之为局部放电。局部放电可能发生在导体边上，也可能发生在绝缘体的表面和内部。局部放电产生的原因主要有以下几种：

a）电场不均匀；

b）电介质不均匀；

c）绝缘体中含有气泡或其他杂质。气体的相对电容率接近于1，各种固体、液体介质的相对电容率都比它大1倍以上，而固体、

液体介质的击穿场强一般要比气体介质的大几倍到几十倍，在

绝缘体上施加电压时，绝缘体内部的气泡更容易被击穿，因此

绝缘体中有气泡存在时产生局部放电的最普遍原因。绝缘体中

的气泡可能是产品制造过程中留下来的，也可能是有些设备在

运行过程中的热胀冷缩，在不同材料的分界面上产生裂缝，或

者是材料老化分解出气体造成的。

2、局部放电模拟电路及放电过程简介

假设一个试样含有一个气泡，如图1（a）所示，而对应的等值电路图如图2（b）所示。

（a）含有一个气泡的试样（b）等效电路

图1 局部放电的等效电路

图1（b）中Cc 、Rc代表气泡的电容、电阻；Cb、Rb代表与气泡串联介质的电容、电阻；Ca、Ra代表其他介质的电容、电阻。由于每次放电时间大约为10-8 -10-7 s，是频率很高的脉冲信号，所以，这个信号在上述等值电路中的响应，不需要考虑电阻Ra、Rb、Rc的作用，在等值电路中将其省去，等值电路将由Ca、Cb、Cc所组成。下面局部放电分析将以纯电容组成的等值电路为例。

当平行板电容器电极加上交流工频电压时，气泡上的电容Cb、Cc分压，并随外施电压变化而变化，如图2（a）中虚线U'c 所示。当U'c的值足够大时，气泡上的瞬时电压Uc达到击穿电压Uc B，气泡发生放电，并使气泡中气体电离，产生正负离子或电子。这些带电的质点在电场的作用下，迁移到气泡壁上，形成与外加电压相反的内部电压Uc，如图2（b）所示。这时气泡上的总电压是两者叠加的结果，即气泡上的总电压Ur=Uc B-△Uc

（a）气泡上的电压；（b）气泡中放电产生的反向电压；（c）放电的脉冲信号

图2 局部放电过程示意图

当Ur

-n△Uc+ U'c1=-Uc B

其中：-Uc B是气泡的反向击穿电压。通常气泡是对称的，∣-Uc B∣=Uc B时，气泡又重新击穿放电。这次放电所产生的带电离子或电子迁移方向和前面放电时迁移方向相反，于是带电质点到达气泡壁时，中和掉原来的积累电荷，使内部建立的电压减少了Uc。这时-(n-1) △Uc+ U'c1<-Uc B，气泡放电又停止。直到气泡上的外加电压下降到U'c2，满足下列条件时，气泡又发生放电

-(n-1) △Uc+ U'c2<-Uc B

当外加电压过零时，气泡上所积累的电荷全部被中和掉。下半周又开始和上半周一样的放电过程，1/4 周期出现n 次放电脉冲。

三、局部放电测量原理：

本试验采用的局放仪检测原理为脉冲电流法，即产生一次局部放电时，试品Cx两端产生一个瞬时电压变化△u，此时若经过耦合电容Ck耦合到一检测阻抗Zd上，回路就会产生一个脉冲电流I，将脉冲电流经检测阻抗产生的脉冲电压信息，予以检测、放大和显示等处理，就可以测定局部放电的一些基本参量（主要是放电量q）。需要指出的是，试品内部实际的局部放电量是无法测量的，因为试品内部的局部放电脉冲的传输路径和方向是极其复杂的，因此我们只有通过对比法来检测试品的实在电荷，即在测试之前现在试品两端注入一定的电量，调节放大倍数来建立标尺，然后将在实际电压下收到的试品内部的局部放电脉冲和标尺进行对比，一次来得到试品的视在放电电荷。

T1—隔离变压器、T2—调压器、T3—高压试验变压器、F1—低压滤波器、F2—高压滤波器、

C x—试品、C k—耦合电容器、Z—检测阻抗、D—检测仪、R—保护电阻

图3基于脉冲电流法的测试电路