绝缘性能测试
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局部放电时气隙中的电压和电流的变熄化灭
12
局部放电机理：3，反向充电
当外部电压u进入下降 半波，Cg上电压难以充 到Ug，因此不会发生放 电； 随着u进入负的半波， Cg上的电压要经历一个 反向充电的过程，直到 达到－Ug，重新开始新 一次的放电
局部放电时气隙中的电压和电流的变化
13
局部放电机理的特征
局部放电的概念：
简称为PD-Partial Discharge，指由于电气设备内部 绝缘里面存在的弱点，在一定外施电压下发生的局部 的重复击穿和熄灭现象
局部放电是电老化的重要原因 局放测量适于显示局部缺陷，弥补介质损
耗测量和绝缘电阻测量的不足。
9
4.3.1 局部放电的基本物理过程
气隙
Z
Cg
Ca Cb
局部放电机理：2，再放电过程
ug usCb / Cg Cb
放电火花一熄灭 ，Cg上的 电压将再次上升，由于 此 时 Cg 及 Cb 已 经 有 了 一 个初始的直流电压，所 以此后的ug 值不能直接 用原式来表达，ug 值与 上式表达的值在绝对值 上要小一个（Ug－Ur） 值。
若外加电压u仍在上升半波 ，Cg上的电压也顺势而 上升，当它再次升到Ug 时，Cg再次放电，电压 再次降到Ur，放电再次
高电压技术
高电压工程系 李黎
leeli@mail.hust.edu.cn
回顾
第二篇：（1）非破坏性绝缘实验 绝缘电阻测试
绝缘电阻 吸收比 摇表的使用 泄漏电流测量——微安表
介损正切的测量
设备：西林电桥 倒相法原理
2
（2)倒相法
现场的试品：难以实现屏蔽，故 干扰较严重 两次测量法（倒相法）：第一次
Cg
Ca Us
Cb
局部放电的三电容模型 Cg：气泡的电容
ug uCb / Cg Cb
Cb：和Cg相串联部分的介质电容
Ca：其余大部分绝缘的电容
10
局部放电机理：1,放电过程 放电过程约10-8s数量级
气泡电压： ug uCb / Cg Cb [Cb / Cg Cb ]Um sin t
qr：
qr U g U r Cg CaCb /Ca Cb
当Ca >> Cb，Cg > Cb，Ur = 0时， qr ≈UgCg
Ca
15
qr U g Ur Cg CaCb /Ca Cb
在实际试验时，式中所表达的各个量，都是无法实测得到的。所 以要寻求其它能反映局部放电的量来测量。外施电压是作用在Ca 上的，当Cg上的电压变动(Ug-Ur)时，会造成外施电压的变化量U 应为
Ca
18
（2）放电重复率N：所以定义一秒钟内产生的脉冲数叫 做放电重复率N，可以通过实验求得 如果每半周内的放电次数为n，则N=2fn=100n
代入相关值：
tg Ir Ic [(Cx1U&tg1 Cx2U&tg2 ) / 2] / [(Cx1U& Cx2U&) / 2] (Cx1tg1 Cx2tg2 ) / (Cx1 Cx2 )
又由Ic
I1c
I2c 2
，即
CxＵ&＝(Cx1U& Cx2U&) / 2
故 Cx = (Cx1 + Cx 2 ) / 2
测得tg1和Cx，然后倒换试验变
压 器 原 边 电 源 线 的 两 头 ( 试 验 电tg ＝
压U的相位转180)，测得第二次
的数值tg2和Cx，可用下式计算 得准确的tg和Cx值：
C1tg1 C 2 tg 2 tg
C1 C2
C C1 C2 2
西林电桥的基本回路
3
倒相法原理
I（i 干扰电流）
U Cb U g Ur /Ca Cb
Ca
16
qr U g Ur Cg CaCb / Ca Cb
U Cb U g U r /Ca Cb
由此两式得总电容上的电压变化量U：
U
Cb
Cg
qr CaCb
Ca Cb
Ca
1 Cb
令 CA Cg CaCb / Ca Cb q qrCb Ca Cb
5
三、角差测量法
原理：通过直接测量电压和电流的相位角差来测量tanδ
方法：同时测量流过标准电容器电流（其相角与流过试 品的容性电流的相角一致）和流过试品的电流（全电 流），得到二者之间的相角差，从而可以计算tgδ的数 值。通过数字处理实现。
有逐步取代平衡法测量的趋势。
输入 220 V / 50Hz
升压变压器
标准电容器CN
Cx ( 试品)
外壳接地 公共接地端
电阻取样
测量单元 测量试品电流 标准电容 器电流
接收器
通讯电缆
6
角差法介损测量仪（无需调节平衡）
7
本次课程
局部放电的测量
三电容模型 放电过程 视在放电量 测量电路
绝缘油的电气试验和气相色谱分析 绝缘的在线监测
8
4.3 局部放电测量
I1c Cx1U
Ic CxU
I2c Cx2U 2
1δ
Ix1
Ix Ix 2
U
I2r Cx2U tan 1
损耗电流矢量分别在x轴 和y轴进行投影：
Ic CxU& Ir Ic tan CxU&tan
4
倒相法原理
tgδ是很小的值，因此近似有：
Ir
I1r
I2r 2
Ic
I1c
I2c 2
Cg上的电压从Ug突变为Ur（均绝对值）的一瞬间，就 是局部放电脉冲的时刻，此时通过Cg总有一脉冲电流 ，从而形成一种锯齿电流波。
局部放电时气隙中的电压和电流的变化
14
电路分析：
当Cg放电时，放电总电容Cg：
Cg Cg CaCb /Ca Cb
Cg上的电压变化为(UgUr)，故一次脉冲放出的电荷
ug 随 外 加 电 压 u 升 高 ， 当 u 上 升 到 Us 瞬 时 值 ， ug到达Cg的放电电压Ug 时，Cg气隙放电。于是 Cg上的电压一下子从Ug 下降到Ur，然后放电熄 灭。Ur叫做残余电压， 它可以接近为零值，也 可以为小于Ug（均绝对 值）的其它值
局部放电时气隙中的电压和电流的变化，u是工频电压 11
则
U
q CA
q U CA
17
表征局部放电的重要参数
真实放电量： qr，是无法测量的
（1）视在放电量：Fra Baidu bibliotekq，
q U CA
由4-23， q是可以测得的：通过测电压变化和总试品电容
。它是局部放电试验中的重要参量，国际和国家标准中，对于各类高 压设备的视在放电量△q的允许值均有所规定
q比真实放电量qr小（从定义可知），它以pC作为计量单位。
12
局部放电机理：3，反向充电
当外部电压u进入下降 半波，Cg上电压难以充 到Ug，因此不会发生放 电； 随着u进入负的半波， Cg上的电压要经历一个 反向充电的过程，直到 达到－Ug，重新开始新 一次的放电
局部放电时气隙中的电压和电流的变化
13
局部放电机理的特征
局部放电的概念：
简称为PD-Partial Discharge，指由于电气设备内部 绝缘里面存在的弱点，在一定外施电压下发生的局部 的重复击穿和熄灭现象
局部放电是电老化的重要原因 局放测量适于显示局部缺陷，弥补介质损
耗测量和绝缘电阻测量的不足。
9
4.3.1 局部放电的基本物理过程
气隙
Z
Cg
Ca Cb
局部放电机理：2，再放电过程
ug usCb / Cg Cb
放电火花一熄灭 ，Cg上的 电压将再次上升，由于 此 时 Cg 及 Cb 已 经 有 了 一 个初始的直流电压，所 以此后的ug 值不能直接 用原式来表达，ug 值与 上式表达的值在绝对值 上要小一个（Ug－Ur） 值。
若外加电压u仍在上升半波 ，Cg上的电压也顺势而 上升，当它再次升到Ug 时，Cg再次放电，电压 再次降到Ur，放电再次
高电压技术
高电压工程系 李黎
leeli@mail.hust.edu.cn
回顾
第二篇：（1）非破坏性绝缘实验 绝缘电阻测试
绝缘电阻 吸收比 摇表的使用 泄漏电流测量——微安表
介损正切的测量
设备：西林电桥 倒相法原理
2
（2)倒相法
现场的试品：难以实现屏蔽，故 干扰较严重 两次测量法（倒相法）：第一次
Cg
Ca Us
Cb
局部放电的三电容模型 Cg：气泡的电容
ug uCb / Cg Cb
Cb：和Cg相串联部分的介质电容
Ca：其余大部分绝缘的电容
10
局部放电机理：1,放电过程 放电过程约10-8s数量级
气泡电压： ug uCb / Cg Cb [Cb / Cg Cb ]Um sin t
qr：
qr U g U r Cg CaCb /Ca Cb
当Ca >> Cb，Cg > Cb，Ur = 0时， qr ≈UgCg
Ca
15
qr U g Ur Cg CaCb /Ca Cb
在实际试验时，式中所表达的各个量，都是无法实测得到的。所 以要寻求其它能反映局部放电的量来测量。外施电压是作用在Ca 上的，当Cg上的电压变动(Ug-Ur)时，会造成外施电压的变化量U 应为
Ca
18
（2）放电重复率N：所以定义一秒钟内产生的脉冲数叫 做放电重复率N，可以通过实验求得 如果每半周内的放电次数为n，则N=2fn=100n
代入相关值：
tg Ir Ic [(Cx1U&tg1 Cx2U&tg2 ) / 2] / [(Cx1U& Cx2U&) / 2] (Cx1tg1 Cx2tg2 ) / (Cx1 Cx2 )
又由Ic
I1c
I2c 2
，即
CxＵ&＝(Cx1U& Cx2U&) / 2
故 Cx = (Cx1 + Cx 2 ) / 2
测得tg1和Cx，然后倒换试验变
压 器 原 边 电 源 线 的 两 头 ( 试 验 电tg ＝
压U的相位转180)，测得第二次
的数值tg2和Cx，可用下式计算 得准确的tg和Cx值：
C1tg1 C 2 tg 2 tg
C1 C2
C C1 C2 2
西林电桥的基本回路
3
倒相法原理
I（i 干扰电流）
U Cb U g Ur /Ca Cb
Ca
16
qr U g Ur Cg CaCb / Ca Cb
U Cb U g U r /Ca Cb
由此两式得总电容上的电压变化量U：
U
Cb
Cg
qr CaCb
Ca Cb
Ca
1 Cb
令 CA Cg CaCb / Ca Cb q qrCb Ca Cb
5
三、角差测量法
原理：通过直接测量电压和电流的相位角差来测量tanδ
方法：同时测量流过标准电容器电流（其相角与流过试 品的容性电流的相角一致）和流过试品的电流（全电 流），得到二者之间的相角差，从而可以计算tgδ的数 值。通过数字处理实现。
有逐步取代平衡法测量的趋势。
输入 220 V / 50Hz
升压变压器
标准电容器CN
Cx ( 试品)
外壳接地 公共接地端
电阻取样
测量单元 测量试品电流 标准电容 器电流
接收器
通讯电缆
6
角差法介损测量仪（无需调节平衡）
7
本次课程
局部放电的测量
三电容模型 放电过程 视在放电量 测量电路
绝缘油的电气试验和气相色谱分析 绝缘的在线监测
8
4.3 局部放电测量
I1c Cx1U
Ic CxU
I2c Cx2U 2
1δ
Ix1
Ix Ix 2
U
I2r Cx2U tan 1
损耗电流矢量分别在x轴 和y轴进行投影：
Ic CxU& Ir Ic tan CxU&tan
4
倒相法原理
tgδ是很小的值，因此近似有：
Ir
I1r
I2r 2
Ic
I1c
I2c 2
Cg上的电压从Ug突变为Ur（均绝对值）的一瞬间，就 是局部放电脉冲的时刻，此时通过Cg总有一脉冲电流 ，从而形成一种锯齿电流波。
局部放电时气隙中的电压和电流的变化
14
电路分析：
当Cg放电时，放电总电容Cg：
Cg Cg CaCb /Ca Cb
Cg上的电压变化为(UgUr)，故一次脉冲放出的电荷
ug 随 外 加 电 压 u 升 高 ， 当 u 上 升 到 Us 瞬 时 值 ， ug到达Cg的放电电压Ug 时，Cg气隙放电。于是 Cg上的电压一下子从Ug 下降到Ur，然后放电熄 灭。Ur叫做残余电压， 它可以接近为零值，也 可以为小于Ug（均绝对 值）的其它值
局部放电时气隙中的电压和电流的变化，u是工频电压 11
则
U
q CA
q U CA
17
表征局部放电的重要参数
真实放电量： qr，是无法测量的
（1）视在放电量：Fra Baidu bibliotekq，
q U CA
由4-23， q是可以测得的：通过测电压变化和总试品电容
。它是局部放电试验中的重要参量，国际和国家标准中，对于各类高 压设备的视在放电量△q的允许值均有所规定
q比真实放电量qr小（从定义可知），它以pC作为计量单位。