实验局部放电测量

实验4 局部放电测量

0 实验目的

了解局部放电产生的基本原理。

学习局部放电的测量方法及仪器的正确使用。

分析局部放电起始电压、视在放电量与设备绝缘质量的关系。

了解各种局部放电信号的特点。

1．局部放电的产生和实验原理

电气设备绝缘内部常存在一些弱点，例如在一些浇注、挤制或层绕绝缘内部容易出现气隙或气泡。空气的击穿场强和介电常数都比固体介质小，因此在外施电压作用下这些气隙或气泡会首先发生放电，这就是电气设备的局部放电。放电的能量很弱，不会影响到设备的短时绝缘强度，但日积月累会引起绝缘老化，最后可能导致整个绝缘在正常电压下发生击穿。近数十年来，国内外已经越来越重视对设备进行局部放电测量。

图1 固体介质内部气隙放电的三电容模型（a）通过气孔的介质剖面（b）等效电路局部放电的产生机理常用三电容模型来解释，如图1所示。

图中C g代表气隙的电容；C b代表与C g串联部分的介质电容；C a代表其余部分的电容。若在电极上施加交流电压u t，则出现在C g上的电压为u g，即：

u

＝ [C b/(C g+C b)]u t＝ [C b/(C g+C b)]U max sinωt（1）

g

因为气隙很小，C g比C b大很多，故u g比u t小很多。局部放电时气隙中的电压和电流变

化如图2所示。

u

随u t升高，当u t上升到u s（起始放电电压），u g达到C g的放电电压U g时，C g气隙放电，g

于是C g上的电压很快从U g下降到U r，放电熄灭，则：

U

＝ [C b/(C g+C b)]u c

r

式中u c为相应的外施电压；U r为残余电压（0≤U r

着外施电压的升高呈上升趋势，从U r开始，当上升至U g时又发生放电，如此周而复始。

此时通过C g在外回路有一脉冲电流i如图2（b）所示，它是检测局部放电的主要依据。

可以推导出回路真实放电量q

≈U g C g，但无法测得。

r

而介质两端的电荷变化量q ＝ [ C b /( C g+ C b)] q r却是可以测得的，称为视在放电

量，一般用它来表示电气设备的局部放电量。

图2 局部放电时气隙中的电压（a）和电流（b）的变化2．局部放电的测量方法

高压设备局部放电的测量主要是将局部放电的微弱信号检出，然后加以放大并用示波

器或数据采集仪等设备进行显示和定量。检测方法可分为电的和非电的两类。

长期采用的是测量电脉冲的方法，即所谓的脉冲电流法。基本的测试回路如图3所示。

图3 脉冲电流法的局部放电检测回路（a）并联法（b）串联法（c）平衡法

主要包括并联法、串联法和平衡法。图中S是电源即试验变压器，除长电缆和带绕组的试品外，一般情况下试品均可看作是集中参数的电容C x。C k为耦合电容，Zm为检测阻抗。

测量参数包括：用传统的局部放电测试仪测量放电起始电压、熄灭电压和视在放电量。

有条件时可以用数字式的数据采集仪测量放电次数、放电相位和放电量。

3．局部放电的标定

在指示仪表上测得的脉冲高度是与试品的视在放电量成比例的，但是具体的比例系数却不是固定的，它与回路及仪器本身的性能有关，为此必须进行回路灵敏度系数的校正。

图4是并联法进行标定的示意图

用一幅值为U0的方波发生器G串联一小的已知电容C0构成与C x并联的有源支路来模拟C

上发生的局部放电。分析可知当C0<

x

此时如果在局部放电测试仪上测得标定脉冲高度为H0，则放电量的刻度因子为：

K

＝q0/ H0（pC/格）

c

视在放电量校准器

视在放电量校准器是一标准电量发生器，是测量局部放电时必备的仪器，它的性能参数直接关系到测试结果的准确性。视在放电量校准器由校准脉冲电压发生器和校准电容串联组成。

试验前它以输出某固定电量加之试品两端，模拟该试品在此电量下放电时局部放电测试仪的响应，此时调整刻度系数，确定局部放电检测仪的量程，以便在试验时测量该试品在额定电压下的视在放电量。因该放电量时以标准电量发生器比较后间接测出，而非直接

测出，故此放电量称为“视在放电量”。

JZF－10型校正电量发生器是一种小型的可充电电池供电的视在放电量校准器，它可以分别以四种放电量向试品两端注入 1.2KHｚ左右的校正脉冲，可用于先校准后试验的局放试验中，适合于国际电工委员会IEC－270所推荐的任何一种试验电路。

4．实验设备

测试设备

① TCD－9302 局部放电检测仪

②. 视在放电量器校准器（JZF－10校正电量发生器）

③. LB系列工频、中频滤波器

④.无局放耦合电容系列

⑤. YDTW无局放试验变压器系列.

⑥. 工频试验控制台

试品（测试对象）：电流互感器，变压器，含有气泡的绝缘板等

5线路图

图5为实验接线图。

图5 局部放电实验接线图

其中测试仪为传统的局部放电测试仪或者数字式局部放电数据采集系统。Zm为检测阻抗，T1为调压器，T2为试验变压器，R为保护水阻，C x为试品，C k为耦合电容。

同时还可以通过非电接触的方式（磁耦合）的方式来检测放电脉冲，这就是在线监测的原理。

6 试验操作步骤

6-1.按图5所示接好线路；

6-2. 在试品C

两端并联上方波发生器，对实验回路进行灵敏度系数的校正。（注意此时

x

不接高压。）选择50PC标准脉冲进行校准；

①首先检查JZF－10校正脉冲发生器的电池电压，如面板上电压表指示，在8V以上方能正常工作；

②用视在放电量校准器（JZF－10校正脉冲发生器）的输出接于试品两端，红端接高压端(引线尽可能短，以防干扰)，黑端接低压端，调节其输出放电量，将校正电量开关置于5、10、50、100、500中任何合适一档即可校正，例如50PC，频率可在1.2KHｚ附近调节；

③调节放大器增益粗调及增益细调旋钮，使放电量表指示满度。此时放电量表指示满度即100%表示50PC的放电量，注意此时增益细调旋钮位置不可再动。测量盒应尽量靠近试品高压端。

④校准完毕后，拆除视在放电量校准器的连线，并关断其电源，防止高压损坏校准器。

6-3 局部放电测试仪设置