局部放电试验原理

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。

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：

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：

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

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：

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:

设空穴与其串联部分介质的总电容Cn:

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

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

dg:空穴距离 db:串联部分完好介质厚度

介质中平均场强

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。

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。

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。

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。

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。

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

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

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。

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。