ppt局部放电试验古柏优讲.ppt

局部放电试验局部放电试验1科学教育局部放电试验局部放电试验第一节第一节 局部放电特性及原理局部放电特性及原理一、局部放电测试目的及意义一、局部放电测试目的及意义局局部部放放电电：：是是指指设设备备绝绝缘缘系系统统中中部部分分被被击击穿穿的的电电气气放放电电，，这这种种放放电电可可以以发发生生在在导导体体( (电电极极) )附附近近，，也也可可发发生生在在其其它它位置局部放电的种类：局部放电的种类：①①绝缘材料内部放电（固体绝缘材料内部放电（固体-空穴；液体空穴；液体-气泡）；气泡）；②②表面放电；表面放电；③③高压电极尖端放电高压电极尖端放电局局部部放放电电的的产产生生：：设设备备绝绝缘缘内内部部存存在在弱弱点点或或生生产产过过程程中中造造成成的的缺缺陷陷，，在在高高压压电电场场作作用用下下发发生生重重复复击击穿穿和和熄熄灭灭现现象象-局部放电局部放电2科学教育局部放电的特点：局部放电的特点：①①放放电电能能量量很很小小，，短短时时间间内内存存在在不不影影响响电电气气设设备备的的绝绝缘缘强度；强度；②②对对绝绝缘缘的的危危害害是是逐逐渐渐加加大大的的，，它它的的发发展展需需要要一一定定时时间间-累计效应累计效应-缺陷扩大缺陷扩大-绝缘击穿。

绝缘击穿③③对对绝绝缘缘系系统统寿寿命命的的评评估估分分散散性性很很大大发发展展时时间间、、局局放放种类、产生位置、绝缘种类等有关种类、产生位置、绝缘种类等有关④④局部放电试验属非破坏试验不会造成绝缘损伤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：局部放电测试的目的和意义：确确定定试试品品是是否否存存在在放放电电及及放放电电是是否否超超标标,确确定定局局部部放放电电起起始始和和熄熄灭灭电电压压发发现现其其它它绝绝缘缘试试验验不不能能检检查查出出来来的的绝绝缘缘局部隐形缺陷及故障局部隐形缺陷及故障3科学教育局部放电主要参量：局部放电主要参量：①①局部放电的视在电荷局部放电的视在电荷q：：     电电荷荷瞬瞬时时注注入入试试品品两两端端时时,试试品品两两端端电电压压的的瞬瞬时时变变化化量量与与试试品品局局部部放放电电本本身身所所引引起起的的电电压压瞬瞬变变量量相相等等的的电电荷荷量量,一一般用般用pC(皮库皮库)表示②②局部放电试验电压：局部放电试验电压：    按按相相关关规规定定施施加加的的局局部部放放电电试试验验电电压压，，在在此此电电压压下下局局部部放放电量不应超过规定的局部放电量值。

电量不应超过规定的局部放电量值③③规定的局部放电量值：规定的局部放电量值：     在在规规定定的的电电压压下下，，对对给给定定的的试试品品，，在在规规程程或或规规范范中中规规定定的局部放电参量的数值的局部放电参量的数值 4科学教育④④局部放电起始电压局部放电起始电压Ui：：         试品两端出现局部放电时，施加在试品两端的电压值试品两端出现局部放电时，施加在试品两端的电压值⑤⑤局部放电熄灭电压局部放电熄灭电压Ui:        试品两端局部放电消失时试品两端局部放电消失时的电压值理论上比起始电的电压值理论上比起始电压低一半，但实际上要低很多压低一半，但实际上要低很多5%-20%甚至更低）甚至更低）二、局部放电机理：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：原理图：  5科学教育 Ug Cb Cg Ca Ua Cg:   空穴电容空穴电容 Ca：：介质其余部分电容介质其余部分电容 Cb：：与空穴串联部分的电容与空穴串联部分的电容 Ua：：外施电压外施电压 6科学教育Ua Ug Cg放放电电 局局部部放放电电 放放电电的的产产生生与与介介质质内内部部电电场分布有关，空穴与介质完好部分电压分布关系如下：场分布有关，空穴与介质完好部分电压分布关系如下：介质总电容介质总电容:设空穴与其串联部分介质的总电容设空穴与其串联部分介质的总电容Cn: 7科学教育因为介质电容充电电荷因为介质电容充电电荷q=UC   C=εS/d   Eg:空穴电场强度空穴电场强度             εg:空穴介电常数空穴介电常数   Eb:与空穴串联部分电场强度与空穴串联部分电场强度   εb: 与空穴串联部分介电常数与空穴串联部分介电常数设设qn为空穴充电电荷为空穴充电电荷           Ug=qn/Cg空穴电场强度空穴电场强度Eg= Ug/dg=q/dgCg  8科学教育dg:空穴距离空穴距离 db:串联部分完好介质厚度串联部分完好介质厚度介质中平均场强介质中平均场强 9科学教育εg=1空空穴穴大大多多为为空空气气 εb>1 所所以以空空穴穴的的E高高于于完完好好介介质质,同同时时，，完完好好介介质质的的临临界界场场强强远远高高于于空空气气，，如如环环氧氧树树脂脂Ec=200-300(kV/cm),而而空空气气为为25-30(kV/cm)，，当当外外施施电电压压达达一一定定值值时时空空穴穴首首先先击击穿穿,其其它它介介质质完完好好,形形成成局局部部放电。

放电局局部部放放电电脉脉冲冲: ua uc ug 空空穴穴击击穿穿 uc ur 放放电电熄熄灭灭 uc重重新新建建立立 ug空空穴穴击击穿穿 连连续续放放电电 由由于于放放电电时时空空穴电压下降时间很短约穴电压下降时间很短约10-7s相当一脉冲波相当一脉冲波内部放电总是出现在电源的内部放电总是出现在电源的一、三象限，脉冲次数随着一、三象限，脉冲次数随着外施电压的上升而增多，放外施电压的上升而增多，放电波形大多比较对称且较密，电波形大多比较对称且较密，一般呈线性关系一般呈线性关系 10科学教育2.表面放电：表面放电：        由由于于在在套套管管法法兰兰、、电电缆缆终终端端及及导导体体与与介介质质弯弯角角处处产产生生一平行表面的场强分量，当场强较高时会产生表面放电一平行表面的场强分量，当场强较高时会产生表面放电放电波形与电极形状有关，放电波形一般不对称且较稀放电波形与电极形状有关，放电波形一般不对称且较稀  ErEd11科学教育 3. 电晕放电：在电场极不均匀的情电晕放电：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尖端周围，电晕放电一般发生在负半周三、放电量与各参数间的关系三、放电量与各参数间的关系一一个个脉脉冲冲真真实实放放电电量量qr，，Ug、、Ur等等参参数数在在实实际际试试品品中中是是不不可可知知的的，，同同时时绝绝缘缘缺缺陷陷各各不不相相同同，，故故真真实实放放电电量量是不可以直接测量的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局部放电将引起绝缘上所施加电压的变化,产生一个产生一个ΔU,同时也引起绝缘介质中电荷同时也引起绝缘介质中电荷q的转移的转移,我们称之为我们称之为视在放电量视在放电量  12科学教育 第二节第二节 局部放电测量方法局部放电测量方法局局部部放放电电会会产产生生各各种种物物理理、、化化学学变变化化，，如如发发生生电电荷荷转转移移交交换换，，发发射射电电磁磁波波、、声声波波、、发发热热、、发发光光、、产产生生分分解解物物等等，，所所以以有有很很多多测测量量局局部部放放电电的方法，一般分为电测法和非电测法的方法，一般分为电测法和非电测法一、超声波局部放电测量原理一、超声波局部放电测量原理超超声声波波是是一一种种振振荡荡频频率率高高于于20kHz的的声声波波，，超超声声波波的的波波长长较较短短，，可可以以在在气气体体、、液液体体和和固固体体等等媒媒介介中中传传播播，，传传播播的的方方向向性性较较强强、、故故能能量量较较集集中中，，因因此此通通过过超超声声波波测测试试技技术术可可以以测测定定局局部部放放电的位置和放电程度。

电的位置和放电程度13科学教育 超声波局部放电测量特点：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不受电源信号的干扰4.    测试灵敏度低，不能直接定量测试灵敏度低，不能直接定量一、一、   超声波传感器的原理及应用超声波传感器的原理及应用1. 超声波传感器的原理超声波传感器的原理:压电效应压电效应   单片陶瓷振动子单片陶瓷振动子  f∝∝t/r2  t: 振动子厚度振动子厚度  r：：振动子半径振动子半径  采采用用密密封封结结构构传传感感器器 根根据据不不同同的的尺尺寸寸作作成成不不同同频频率率的的传感器传感器   14科学教育 局部放电超声测量局部放电超声测量 电电测测法法与与超超声声法法联联合合测测量量  以以电电信信号号为为时时间间零零点点测测量量与与超超声声信信号号的的时时间间差差Δt  计计算算出出放放电电点点与与传传感感器器的的距距离离s=vΔt   v=1.42mm/μs（（油中）油中）1.    其他非电检测方法其他非电检测方法  ①①光检测法光检测法  透明介质透明介质   电缆芯电缆芯   水介质水介质   光电倍增管观察光电倍增管观察②②热检测法热检测法  严重放电严重放电    局部热效应局部热效应   热电偶热电偶    测温升测温升③③放电产物分析法放电产物分析法 分解气体分解气体    分析化学生成物分析化学生成物   推断放程度推断放程度  压 电超 声传 感器 阻抗变换前置放大滤波放大 器数字局部放电测试仪75Ω同轴电缆同轴电缆 15科学教育 第三节第三节        脉冲电流测量原理及方法脉冲电流测量原理及方法    局局部部放放电电电电测测法法：：1.无无线线电电干干扰扰测测量量法法RIV：：直直接接耦耦合合或或天线天线RIV表表    读取读取μv  不能直接读取放电量不能直接读取放电量2.放电能量法：放电有能量损耗放电能量法：放电有能量损耗    测量一个周期的放电能量测量一个周期的放电能量3.脉脉冲冲电电流流法法。

IEC通通用用方方法法，，直直接接通通过过检检测测回回路路测测量量电电压压脉冲，灵敏度最高脉冲，灵敏度最高一、一、   脉冲电流测量法仪器及接线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测量仪器主要有脉冲显示仪和数字分析仪1.测试接线：测试接线：  16科学教育 并联法试品一端接地，并联法试品一端接地，检测阻抗容量可较小检测阻抗容量可较小                                                                                a并联法并联法试品一端可以不接地的试品一端可以不接地的采用串联法采用串联法                                                                                     b串联法串联法 17科学教育                                                c平衡法平衡法平平衡衡法法：：将将两两台台电电容容量量相相差差不不大大的的试试品品，，相相互互作作为为耦耦合合电电容容并平衡抑制干扰。

灵敏度略低于直测法并平衡抑制干扰灵敏度略低于直测法仪器测得的信号仪器测得的信号Uf=Ua-Ub                                               18科学教育 检测阻抗：检测阻抗： 测量阻抗测量阻抗Z Zm m测量阻抗是一个四端网络的元件，它可以是电测量阻抗是一个四端网络的元件，它可以是电阻阻R R 或电感或电感L L的单一元件，也可以是电阻电容并联或电阻电的单一元件，也可以是电阻电容并联或电阻电感并联的感并联的RC RC 和和RL RL 电路，也可以由电阻、电感、电容组成电路，也可以由电阻、电感、电容组成RLC RLC 调谐回路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电缆RC型频带宽、噪声大型频带宽、噪声大,试品电流大时阻抗上有工频分量试品电流大时阻抗上有工频分量RCL型型对对工工频频呈呈低低阻阻抗抗，，对对放放电电脉脉冲冲检检测测灵灵敏敏度度较较高高，，频频带较窄，噪声水平较低。

带较窄，噪声水平较低RCL型应用普遍型应用普遍  19科学教育 一一、、等等效效回回路路的的校校正正：：在在试试品品两两端端主主入入已已知知电电荷荷量量，，得得到到需需要的视在放电量，测量比较试品放电量之间的换算系数要的视在放电量，测量比较试品放电量之间的换算系数20科学教育 1.校正方法：注入校正方法：注入q0=UN.Cq 试试 品品 的的 电电 容容 Cx为为 已已 知知 ，， Cx两两 端端 的的 电电 荷荷 ：： q0=UN CxCq/Cx+Cq  Cq<< Cx  所所以以q0≈UN.Cq  一一般般Cq为为固固定定值值，，调调节节UN得得到到不不同同的的q0值值不不论论采采用用何何种种接接线线，，校校准准信信号号必必须从试品两端注入须从试品两端注入        如如采采用用示示波波器器观观察察脉脉冲冲，，应应先先调调节节宽宽带带放放大大器器的的增增益益，，得得到到一一个个高高度度为为L0mm的的脉脉冲冲，，然然后后计计算算单单位位刻刻度度的的放放电电量量q0/  L  0，， 此此 时时 L0=  q0 试试 品品 册册 得得 的的 视视 在在 放放 电电 量量 q= UN.Cq（（L/ L0））若放大器变档则：若放大器变档则：q= UN.Cq（（L/ L0））×10(N1-N2)  示波器读数示波器读数 L:测量信号高度测量信号高度 ；；L0：：校正信号高度校正信号高度  N1:测测量量档档位位 N2:校校正档位正档位  21科学教育 放电表读数：放电表读数：q= UN.Cq（（x/x0））×10(N1-N2 ））X: 测量信号读数；测量信号读数；x0：：校正信号读数校正信号读数 一一般般放放大大器器总总增增益益100dB，，分分为为5个个档档位位，，每每个个档档位位为为20dB, 放大器频率范围：放大器频率范围：20-200kHz例：校正信号为例：校正信号为X= 100pC  UN=10V  Cq=10PF  调节放大器使读数为调节放大器使读数为X0=100格格  放大器档位为放大器档位为N2=3（（此时放大器微调不能再动）此时放大器微调不能再动）测量信号读数测量信号读数  X=50格格 N1=3  则则q= 10×10（（50/100））×10(3-3)=50 Pc  若若X=50格格 N1=4   则则q= 10×10（（50/100））×10(4-3)=500 pC22科学教育 一、一、   方波发生器及校正电容方波发生器及校正电容Cq的选择的选择方波的要求：上升时间不大于方波的要求：上升时间不大于0.1μs校正电容校正电容Cq的选择的选择:   Cq≤0.1Cx 一般为一般为10 pC或或100 pC第四节第四节        互感器局部放电测量互感器局部放电测量    1.电流互感器局部放电测量接线：电流互感器局部放电测量接线：                                                   Ck：：耦合电容器可选用耦合电容器可选用500-                                                              6000pF高压电容，本身局放高压电容，本身局放                                                   小于试品允许值的小于试品允许值的50%                                                    35Kv CT电容很小可采用串联电容很小可采用串联                                                   法，利用法，利用T对地杂散电容作为对地杂散电容作为                                                   Ck，，不用不用Z。

测量时二次短接测量时二次短接                                                    后与铁心一起接地后与铁心一起接地23科学教育 标准：标准：GB1208-97《《电流互感器》规定在电压电流互感器》规定在电压1.2Um/√3时放时放电量：交接时不大于电量：交接时不大于20pC   Um=1.15Un=1.15×35=40.25kV试验加压：试验加压：1.2Um/√3=1.2×40.25/1.732=27.89 kV2.电压互感器局部放电测量回路电压互感器局部放电测量回路 标准：标准： 相对地相对地 GB1207-97《《电压互感器电压互感器》》 规定在电压规定在电压1.2Um/√3时放时放 电量：交接时不大于电量：交接时不大于20Pc 24科学教育 相相对对相相：：在在电电压压1.2 Um放放电电量量：：在在交交接接时时不不大大于于20Pc试试验验时时一一次次、、二二次次不不应应短短路路，，试试验验应应作作两两次次，，AX对对调调，，放放电电量量取取大大的的为为最最后后结结果果采采用用直直接接加加压压法法，，如如励励磁磁电电流流过过大大，，应采用应采用3倍频电源。

倍频电源第五节第五节 电力变压器局部放电试验电力变压器局部放电试验1.    测量接线及试验方法：测量接线及试验方法：+                                                          25科学教育 相相对对相相：：在在电电压压1.2 Um放放电电量量：：在在交交接接时时不不大大于于20Pc试试验验时时一一次次、、二二次次不不应应短短路路，，试试验验应应作作两两次次，，AX对对调调，，放放电电量量取取大大的的为为最最后后结结果果采采用用直直接接加加压压法法，，如如励励磁磁电电流流过过大大，，应采用应采用3倍频电源倍频电源第五节第五节 电力变压器局部放电试验电力变压器局部放电试验1.    测量接线及试验方法：测量接线及试验方法：+                                                          26科学教育 标准：标准：1.制制造造厂厂与与用用户户协协商商，，天天津津电电力力公公司司规规定定小小于于10pC；；2.依照制造厂技术条件；依照制造厂技术条件；3.依依据据有有关关标标准准，，如如：：JB/DQ2628-90，，《《树树脂脂绝绝缘缘干式变压器质量分等》标准规定放电量应小于干式变压器质量分等》标准规定放电量应小于50pC。

加加压压方方法法：：低低压压施施加加相相对对相相1.5Um预预加加电电压压，，持持续续30s，，然后降至然后降至1.1Um相对相电压，持续相对相电压，持续3min读数低压施加低压施加3相倍频电源相倍频电源试试验验方方法法：：测测量量A相相，，B、、C分分别别接接地地，，其其他他两两相相同同理判定时取最大值试验时铁心接地判定时取最大值试验时铁心接地27科学教育 第六节第六节      局部放电波形图谱识别局部放电波形图谱识别1.内部放电：内部放电：               单气隙单气隙                                                               多气隙多气隙28科学教育 2.表面放电：表面放电： 29科学教育 3.电晕放电：电晕放电：4.干扰放电波形：干扰放电波形：                                                                             接触不良接触不良  30科学教育         可控硅元件动作可控硅元件动作                  磁饱和产生的谐振波形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31科学教育 第七节第七节 局部放电试验应注意的事项：局部放电试验应注意的事项：1.    试验程序：试验程序：①①  试试前前准准备备：：试试品品表表面面应应清清洁洁干干燥燥，，其其温温度度和和环环境境温温度度一一致，试验前试品不应受机械、热和电的作用。

致，试验前试品不应受机械、热和电的作用②②  校校验验测测试试回回路路的的灵灵敏敏度度，，应应不不低低于于试试品品允允许许放放电电量量的的50%③③  高高压压引引线线应应采采用用蛇蛇皮皮管管，，与与试试品品连连接接处处应应紧紧密密，，必必要要时时加屏蔽④④  试试品品、、测测试试设设备备可可靠靠接接地地，，最最好好一一点点接接地地，，接接地地线线尽尽量量短⑤⑤  试验回路要紧凑，试品远离其他物体试验回路要紧凑，试品远离其他物体32科学教育 1.    干扰的来源、识别和抑制：干扰的来源、识别和抑制：①①  来源：来源：a.电源干扰信号；电源干扰信号；b. 接地系统的干扰；接地系统的干扰；c.空间干扰信号空间干扰信号;d.测试回路本身的干扰信号测试回路本身的干扰信号②②  识别：识别：a.测试回路通电，不升压仪器指示主要是电源干扰测试回路通电，不升压仪器指示主要是电源干扰b.不不带带试试品品，，升升压压到到额额定定，，此此时时干干扰扰主主要要来来自自升升压压器器及及与与高高压连接的各设备压连接的各设备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利用示波器识别其他各种干扰33科学教育 ③③  抑制：抑制：a.从波形的特点分析区别，读取放电脉冲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.采用平衡测试回路采用平衡测试回路e.时间开窗法时间开窗法34科学教育。