局部放电试验

Cn
Cg Cb Cg Cb
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
CgCb Ua U a b Eg d gCg Cg Cb g db bd g
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：
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。
1.校正方法：注入q0=UN.Cq 试 品 的 电 容 Cx 为 已 知 ， Cx 两 端 的 电 荷 ： q0=UN CxCq/Cx+Cq Cq<< Cx 所以q0≈UN.Cq 一般Cq为固定值， 调节 UN得到不同的 q0值。不论采用何种接线，校准信号必 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， 得到一个高度为L0mm的脉冲，然后计算单位刻度的放电量 q0/ L 0，此时 L0= q0。试品册得的视在放电量 q= UN.Cq （L/ L0）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 正档位
2.表面放电： 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。
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。
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。
Ug
Cg Ca Cb
Ua
பைடு நூலகம்
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
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:
C X Ca
Cg Cb Cg Cb
设空穴与其串联部分介质的总电容Cn:
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。
放电表读数： q= UN.Cq（x/x0）×10(N1-N2 ） X: 测量信号读数；x0：校正信号读数 一般放大器总增益100dB，分为5个档位，每个档位为20dB, 放大器频率范围：20-200kHz 例：校正信号为X= 100pC UN=10V Cq=10PF 调节放大器使读数为X0=100格 放大器档位为N2=3（此时放大器微调不能再动） 测量信号读数 X=50格 N1=3 则q= 10×10（50/100）×10(3-3)=50 Pc 若X=50格 N1=4 则q= 10×10（50/100）×10(4-3)=500 pC
并联法试品一端接地， 检测阻抗容量可较小。
a并联法
试品一端可以不接地的 采用串联法。
b串联法
c平衡法
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。 仪器测得的信号Uf=Ua-Ub
检测阻抗： 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 电感并联的RC 和RL 电路，也可以由电阻、电感、电容组 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。测 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，通常为单屏 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。 RCL 型对工频呈低阻抗，对放电脉冲检测灵敏度较高，频 带较窄，噪声水平较低。RCL型应用普遍。
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， 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。
局部放电超声测量
压 电 超 声 传 感 器 阻 抗 变 换 前 置 75Ω同轴电缆 放 大 滤 波 放 大 器 数字 局部 放电 测试 仪
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
第六节 局部放电波形图谱识别 1.内部放电：
单气隙
多气隙
2.表面放电：
3.电晕放电：
4.干扰放电波形：
接触不良
可控硅元件动作
磁饱和产生的谐振波形
调制或非调制的干扰波形
荧光灯产生的干扰
第七节 局部放电试验应注意的事项： 1. 试验程序： ① 试前准备：试品表面应清洁干燥，其温度和环境温度一 致，试验前试品不应受机械、热和电的作用。 ② 校验测试回路的灵敏度，应不低于试品允许放电量的 50%。 ③ 高压引线应采用蛇皮管，与试品连接处应紧密，必要时 加屏蔽。 ④ 试品、测试设备可靠接地，最好一点接地，接地线尽量 短。 ⑤ 试验回路要紧凑，试品远离其他物体。
③ 抑制： a.从波形的特点分析区别，读取放电脉冲。 b.在电源回路和高压回路加滤波器。 c.测量装置选择合适的频带和中心频率。 d.采用平衡测试回路。 e.时间开窗法。
规定在电压1.2Um/√3时放
电量：交接时不大于20Pc。
相对相：在电压 1.2 Um放电量：在交接时不大于 20Pc。试 验时一次、二次不应短路，试验应作两次，AX对调，放电 量取大的为最后结果。采用直接加压法，如励磁电流过大， 应采用3倍频电源。 第五节 电力变压器局部放电试验 1. 测量接线及试验方法： +
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。
一、 方波发生器及校正电容Cq的选择 方波的要求：上升时间不大于0.1μs 校正电容Cq的选择: Cq≤0.1Cx 一般为10 pC或100 pC 第四节 互感器局部放电测量 1.电流互感器局部放电测量接线： Ck：耦合电容器可选用5006000pF高压电容，本身局放 小于试品允许值的50% 35Kv CT电容很小可采用串联 法，利用T对地杂散电容作为 Ck，不用Z。测量时二次短接 后与铁心一起接地。
dg:空穴距离 介质中平均场强
db:串联部分完好介质厚度
Ua Eav ( d g d b)
Eg Ea v
b g
Eg
b Ea v g
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。
标准：GB1208-97《电流互感器》规定在电压1.2Um/√3时放 电量：交接时不大于20pC Um=1.15Un=1.15×35=40.25kV 试验加压：1.2Um/√3=1.2×40.25/1.732=27.89 kV 2.电压互感器局部放电测量回路
标准： 相对地
GB1207-97《电压互感器》
相对相：在电压 1.2 Um放电量：在交接时不大于 20Pc。试 验时一次、二次不应短路，试验应作两次，AX对调，放电 量取大的为最后结果。采用直接加压法，如励磁电流过大， 应采用3倍频电源。 第五节 电力变压器局部放电试验 1. 测量接线及试验方法： +
标准： 1.制造厂与用户协商，天津电力公司规定小于10pC； 2.依照制造厂技术条件； 3.依据有关标准，如：JB/DQ2628-90，《树脂绝缘 干式变压器质量分等》标准规定放电量应小于 50pC。 加压方法：低压施加相对相1.5Um预加电压，持续 30s，然后降至 1.1Um 相对相电压，持续 3min 读数。 低压施加3相倍频电源。 试验方法：测量A相，B、C分别接地，其他两相同 理。判定时取最大值。试验时铁心接地。
1. 干扰的来源、识别和抑制： ① 来源： a.电源干扰信号； b. 接地系统的干扰； c.空间干扰信号; d.测试回路本身的干扰信号。 ② 识别： a.测试回路通电，不升压仪器指示主要是电源干扰。 b.不带试品，升压到额定，此时干扰主要来自升压器及与高 压连接的各设备。 c. 测试回路不通电，仪器指示主要是空间干扰信号。 d.利用示波器识别其他各种干扰。
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：