局部放电测量原理及方法

2局部放电试验复合介质中的电场分布1.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。2.特性：局部放电发生在电极之间，但放电并未贯穿电极。3.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。4.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。5.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。第一节局部放电特征及原理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。局部放电导致绝缘劣化的原因主要物理过程：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。局部放电伴随的物理现象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；2、气泡两端的电压上升到气泡的击穿电压时，则发生放电；3、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。局部放电发生过程4、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的叠加；5、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。第一次放电第二次放电第n次放电局部放电发生与否？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.视在放电量q：是指在试品两端注入一定电荷量，使试品端电压的变化量和局部放电时端电压变化量相同。此时注入的电荷量即称为局部放电的视在放电量，以皮库(pC)表示。2.局部放电起始电压Ui：是指试验电压从不产生局部放电的较低电压逐渐增加时，在试验中局部放电量超过某一规定值时的最低电压值。3.局部放电熄灭电压Ue：是指试验电压从超过局部放电起始电压的较高值逐渐下降时，在试验中局部放电量小于某一规定值时的最高电压值。名词术语实际放电量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。不同位置局部放电特征1、绝缘介质内部气泡局部放电波形外加电压较低外加电压较高特点：（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。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。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。第二节局部放电测试方法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10ns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。电测法基于的测量原理局部放电试验220kV及以上：1）大修更换绝缘部件或部分绕组后；2）必要时在线端电压为1.5Um/3时，放电量一般不大于500pC；在线端电压为1.3Um/3时，放电量一般不大于300pC1）110kV电压等级的变压器大修后，可参照执行2）必要时，如：运行中变压器油色谱异常，怀疑存在放电性故障时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、桥式测量电路电测法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。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。3、介质损耗分析法（能量损耗）：介质损耗分析法特别适用于测量低气压中存在的辉光或者亚辉光放电。辉光放电不产生放电脉冲信号，而亚辉光放电的脉冲上升沿时间太长，普通的脉冲电流法检测装置中难以检测出来。非电检测法1、超声波法优点：方法简单，不受环境条件限制。缺点：灵敏度较低，不能直接定量。传感器：压电陶瓷2、红外检测3、色谱分析法1.本试验在所有高压绝缘试验之后进行，必要时可在耐压试验前后各进行一次，以资比较。2.试品的表面应清洁干燥，试品在试验前不应受机械、热的作用。3.油浸绝缘的试品经长途运输颠簸或注油工序之后通常应静止48h后，方能进行试验。4.测定回路的背景噪声水平。背景噪声水平应低于试品允许放电量的50%，当试品允许放电量较低(如小于10pC)时，则背景噪声水平可以允许到试品允许放电量的100%。现场试验时，如以上条件达不到，可以允许有较大干扰，但不得影响测量读数。试验前对试品的要求1.电源网络的干扰。2.各类电磁场辐射的干扰。3.试验回路接触不良、各部位电晕及试验设备的内部放电。4.接地系统的干扰。5.金属物体悬浮电位的放电局部放电测量时的干扰来源1.根据干扰来源与途径采取的抑制干扰措施。①电源滤波器②屏蔽式隔离变压器③高压滤波器④全屏蔽试验室2.利用仪器功能和选择接线方式抑制干扰的措施。①平衡接线法②模拟天线平衡法③仪器带有选通(窗口)元件系统干扰的抑制措施3.高压端部电晕放电的抑制措施。高压端部电晕放电的抑制，主要是选用合适的无晕环(球)及无晕导电杆作为高压连线4.接地干扰的抑制。抑制试验回路接地系统的干扰，唯一的措施是在整个试验回路选择一点接地为了提高测量精度，在测量中应采取的措施：（1）试验中所使用的设备应尽量采用无晕设备，特别是试验变压器和耦合电容Ck。（2）滤波器应能保证电源与测量回路的高频隔离。（3）试验时间应尽量选择在干扰较小的时段，如夜间等。（4）测量回路的参数配合要适当，耦合电容要尽量小于试品电容Cx，使得在局部放电时Cx与Ck间能很快地转换电荷。（5）必须对测量设备进行校准。本章结束