3局部放电试验讲解
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3、现象：绝缘内气体的击穿，局部范围内固体或液体 介质击穿，电极表面尖端放电等。
4、危害：放电能量小，短时存在不影响电气设备的绝 缘强度。长期存在将产生累积效应，使绝缘性能逐渐劣化， 最后导致整个绝缘击穿。
局部放电导致绝缘劣化的原因
1、局部温度升高。在发生局部放电的气隙内， 局部温度可达1000oC。
2、带电粒子高速碰撞。 3、化学腐蚀。局部放电产生臭氧，臭氧与氮生 成一氧化氮和二氧化氮，再与水蒸气反应生成硝 酸。
局部放电伴随的物理现象
主要物理过程：电荷转移 其它方面：电能损耗、电磁辐射；超声波、光 、热、新的生成物等。 伴随着电荷转移，最明显的特征是反映到试品 施加电压的两端，有微弱的脉冲电压信号。
电测法
1、脉冲电流法（电荷转移）： 三种基本测量电路
并联测量电路、串联测量电路、桥式测量电路
2、无线电干扰电压法（电磁辐射）：
通过射频传感器检测放电信号 射频传感器：电容传感器、Rogowski线圈电流 传感器、射频天线传感器等。
3、介质损耗分析法（能量损耗）：
局部放电对绝缘材料的破坏作用与局部放电消耗的能 量直接相关，因此对放电消耗功率的测量能够定性反映出 局部放电性质。
2、电极与绝缘介质之间气隙局部放电波形
特点： （1）正负半周放电脉冲不对称； （2）高压端，正半周放电大而疏，后半周放 电小而密； （3）低压端，反之。
3、极不均匀电场局部放电（电晕放电）
放电发生在局部区域，没有贯穿整个电极
典型不均匀电场：尖-板电极
电晕放电波形特点
电压较低
电压较高
特点：
（1）正负半周放电脉冲不对称； （2）局部放电总是先出现在负半周； （3）随着电压升高，正半周开始出现局部放电。
4、空间电荷产生的作用。
局部放电产生的空间电荷在外加电场作用下迁 移到气泡壁上，形成了与外加电场方向相反的内 部电压，这时气泡上剩余电压是外部电压与内部 电压叠加的结果。
5、局部放电的持续发展。
当气泡上的实际电压小于气泡的击穿电压时， 局部放电停止；当气泡上的电压随外加电压的上 升而上升，直到重新到达其击穿电压时，气泡再 次击穿，出现第二次放电。
2、视在放电量qa
实际放电量qr和视在放电量qa的关系
（1）
，因此
；
（2）两个视在放电量qa相同的试品，不能直接通过qa 的大小比较实际放电量的大小；也就是说，两个相同的试
品，不能通过局部放电量的测量，判断两个试品局部放电 的严重程度。
局部放电参数
局部放电试验电压：试验程序规定电压。
局 部 放 电 试 验
局部放电发生过程
以绝缘介质中存在的气泡为例：
1、工频电压施加在绝缘介质两端，气泡上承受 一定的电压；如果电压没有达到气泡的击穿电压 ，则气泡上的电压随外加电压的变化而变化。
2、如果气泡两端的电压上升到气泡的击穿电压 时，则气泡发生放电，即发生局部放电。
3、局部放电产生空间电荷。
放电过程使大量中性气体分子电离，变成正离 子和电子或负离子，形成了大量的空间电荷。
气隙放电等值电路
局部放电发展过程
第一次放电 第二次放电
局部放电发生与否？
第n次放电
局部放电测量原理
伴随着局部放电出现的物理过程：电荷转移、电能损 耗、电磁辐射、超声波、光、热、新的生成物等。
局部放电测试原理：检测由于局部放电产生的微小电 压脉冲，并计算出放电电荷量。
局部放电测量原理
1、实际放电量qr
Tanδ能够反映介质损耗，介质损坏将导致tanδ增加。 因此可以通过测量tgδ值来反映局部放电能量，从而判断 绝缘材料和结构的性能情况。
局部放电特点
局部放电的特点：与介质特性和气隙形状、大小、位 置等因素有关。
气隙放电、油隙放电
不同位置局部放电
1、绝缘介质内部气泡局部放电波形
外加电压较低
特点：
外加电压较高
（1）正负半周放电脉冲的图形基本上对称；
（2）90°和270°之后的一段相位内不会出现放
电脉冲。
绝缘介质内部气泡放电波形分析
C0
Q0 U
0A
d
0：8.85410-14 F/cm
介质极化后极板间电容量：
C Q0 Q ' A
U
d
相对介电常数定义：
r
0
CBiblioteka BaiduC0
Q0 Q ' Q0
复合介质中的电场分布问题
第一节 局部放电特征及原理
局部放电的特征
1、特性：局部放电发生在电极之间，但放电并未贯穿 电极。
2、原因：设备绝缘内部存在缺陷，在高电压作用下， 缺陷发生重复性击穿。
第三章 局部放电试验
复合介质的电场分布
电介质的极化
+ +
+ +
++
+
+ ++
+ ++
+
+
+
+ ++ +
E +
+
++ ++
+ +
+ +
+++
外
+ +
+ +
+ +
+ +
+ ++ ++
极化电荷
自由电荷
++ ++ ++ ++ ++
U
Q0 + Q’
++ + + +
电介质的极化和相对介电常数
真空中两极板之间的电容：
21绝部2））2缘分0大必kV部绕修要及件组更时以或后换上；：在1量在1量..53线 一 线 一UUmm端般端般//电不电不33 压大压大时时为于为于，，53放放0000电电ppCC；1器2变存））大压在1必修器放1要0后油电kV时，色性电，可谱故压如参异障等：照常时级运执，的行行怀变中疑压
局部放电能量： 局部放电起始电压： 局部放电熄灭电压： 放电发生重复率：
电测法基于的测量原理
1、局部放电引起电极间的电荷转移，从而引起试样外 部电极上的电压变化。
2、局部放电持续时间很短（气隙中10 ns量级；油隙 中1μs量级）。根据Maxwell电磁理论，短持续时间的放 电脉冲向外产生电磁辐射。
3、局部放电产生能量损耗。
局 部 放 电 试 验
21绝部2））2缘分0大必kV部绕修要及件组更时以或后换上；：在1量在1量..53线 一 线 一UUmm端般端般//电不电不33 压大压大时时为于为于，，53放放0000电电ppCC；1器2变存））大压在1必修器放1要0后油电kV时，色性电，可谱故压如参异障等：照常时级运执，的行行怀变中疑压
第二节 局部放电测试方法
根据局部放电产生的各种物理、化学现象，如电荷的交换，发 射电磁波、声波、发热、光、产生分解物等，有多种测量局部放电 的方法。
测量方法分为两大类：电测法、非电测法两大类。
电测法包括：脉冲电流法、无线电干扰法、介质损耗 分析法等；
非电测法包括：声测法、光测法、化学检测法和红外 热测法等。
4、危害：放电能量小，短时存在不影响电气设备的绝 缘强度。长期存在将产生累积效应，使绝缘性能逐渐劣化， 最后导致整个绝缘击穿。
局部放电导致绝缘劣化的原因
1、局部温度升高。在发生局部放电的气隙内， 局部温度可达1000oC。
2、带电粒子高速碰撞。 3、化学腐蚀。局部放电产生臭氧，臭氧与氮生 成一氧化氮和二氧化氮，再与水蒸气反应生成硝 酸。
局部放电伴随的物理现象
主要物理过程：电荷转移 其它方面：电能损耗、电磁辐射；超声波、光 、热、新的生成物等。 伴随着电荷转移，最明显的特征是反映到试品 施加电压的两端，有微弱的脉冲电压信号。
电测法
1、脉冲电流法（电荷转移）： 三种基本测量电路
并联测量电路、串联测量电路、桥式测量电路
2、无线电干扰电压法（电磁辐射）：
通过射频传感器检测放电信号 射频传感器：电容传感器、Rogowski线圈电流 传感器、射频天线传感器等。
3、介质损耗分析法（能量损耗）：
局部放电对绝缘材料的破坏作用与局部放电消耗的能 量直接相关，因此对放电消耗功率的测量能够定性反映出 局部放电性质。
2、电极与绝缘介质之间气隙局部放电波形
特点： （1）正负半周放电脉冲不对称； （2）高压端，正半周放电大而疏，后半周放 电小而密； （3）低压端，反之。
3、极不均匀电场局部放电（电晕放电）
放电发生在局部区域，没有贯穿整个电极
典型不均匀电场：尖-板电极
电晕放电波形特点
电压较低
电压较高
特点：
（1）正负半周放电脉冲不对称； （2）局部放电总是先出现在负半周； （3）随着电压升高，正半周开始出现局部放电。
4、空间电荷产生的作用。
局部放电产生的空间电荷在外加电场作用下迁 移到气泡壁上，形成了与外加电场方向相反的内 部电压，这时气泡上剩余电压是外部电压与内部 电压叠加的结果。
5、局部放电的持续发展。
当气泡上的实际电压小于气泡的击穿电压时， 局部放电停止；当气泡上的电压随外加电压的上 升而上升，直到重新到达其击穿电压时，气泡再 次击穿，出现第二次放电。
2、视在放电量qa
实际放电量qr和视在放电量qa的关系
（1）
，因此
；
（2）两个视在放电量qa相同的试品，不能直接通过qa 的大小比较实际放电量的大小；也就是说，两个相同的试
品，不能通过局部放电量的测量，判断两个试品局部放电 的严重程度。
局部放电参数
局部放电试验电压：试验程序规定电压。
局 部 放 电 试 验
局部放电发生过程
以绝缘介质中存在的气泡为例：
1、工频电压施加在绝缘介质两端，气泡上承受 一定的电压；如果电压没有达到气泡的击穿电压 ，则气泡上的电压随外加电压的变化而变化。
2、如果气泡两端的电压上升到气泡的击穿电压 时，则气泡发生放电，即发生局部放电。
3、局部放电产生空间电荷。
放电过程使大量中性气体分子电离，变成正离 子和电子或负离子，形成了大量的空间电荷。
气隙放电等值电路
局部放电发展过程
第一次放电 第二次放电
局部放电发生与否？
第n次放电
局部放电测量原理
伴随着局部放电出现的物理过程：电荷转移、电能损 耗、电磁辐射、超声波、光、热、新的生成物等。
局部放电测试原理：检测由于局部放电产生的微小电 压脉冲，并计算出放电电荷量。
局部放电测量原理
1、实际放电量qr
Tanδ能够反映介质损耗，介质损坏将导致tanδ增加。 因此可以通过测量tgδ值来反映局部放电能量，从而判断 绝缘材料和结构的性能情况。
局部放电特点
局部放电的特点：与介质特性和气隙形状、大小、位 置等因素有关。
气隙放电、油隙放电
不同位置局部放电
1、绝缘介质内部气泡局部放电波形
外加电压较低
特点：
外加电压较高
（1）正负半周放电脉冲的图形基本上对称；
（2）90°和270°之后的一段相位内不会出现放
电脉冲。
绝缘介质内部气泡放电波形分析
C0
Q0 U
0A
d
0：8.85410-14 F/cm
介质极化后极板间电容量：
C Q0 Q ' A
U
d
相对介电常数定义：
r
0
CBiblioteka BaiduC0
Q0 Q ' Q0
复合介质中的电场分布问题
第一节 局部放电特征及原理
局部放电的特征
1、特性：局部放电发生在电极之间，但放电并未贯穿 电极。
2、原因：设备绝缘内部存在缺陷，在高电压作用下， 缺陷发生重复性击穿。
第三章 局部放电试验
复合介质的电场分布
电介质的极化
+ +
+ +
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+
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极化电荷
自由电荷
++ ++ ++ ++ ++
U
Q0 + Q’
++ + + +
电介质的极化和相对介电常数
真空中两极板之间的电容：
21绝部2））2缘分0大必kV部绕修要及件组更时以或后换上；：在1量在1量..53线 一 线 一UUmm端般端般//电不电不33 压大压大时时为于为于，，53放放0000电电ppCC；1器2变存））大压在1必修器放1要0后油电kV时，色性电，可谱故压如参异障等：照常时级运执，的行行怀变中疑压
局部放电能量： 局部放电起始电压： 局部放电熄灭电压： 放电发生重复率：
电测法基于的测量原理
1、局部放电引起电极间的电荷转移，从而引起试样外 部电极上的电压变化。
2、局部放电持续时间很短（气隙中10 ns量级；油隙 中1μs量级）。根据Maxwell电磁理论，短持续时间的放 电脉冲向外产生电磁辐射。
3、局部放电产生能量损耗。
局 部 放 电 试 验
21绝部2））2缘分0大必kV部绕修要及件组更时以或后换上；：在1量在1量..53线 一 线 一UUmm端般端般//电不电不33 压大压大时时为于为于，，53放放0000电电ppCC；1器2变存））大压在1必修器放1要0后油电kV时，色性电，可谱故压如参异障等：照常时级运执，的行行怀变中疑压
第二节 局部放电测试方法
根据局部放电产生的各种物理、化学现象，如电荷的交换，发 射电磁波、声波、发热、光、产生分解物等，有多种测量局部放电 的方法。
测量方法分为两大类：电测法、非电测法两大类。
电测法包括：脉冲电流法、无线电干扰法、介质损耗 分析法等；
非电测法包括：声测法、光测法、化学检测法和红外 热测法等。