局部放电试验培训课程

武汉三新电力设备制造有限公司13006126547027-84624498局部放电测试浙江省电力试验研究所试验分类•破坏性试验•非破坏性试验局部放电测试浙江省电力试验研究所1-5-1局部放电试验的基本概念•绝缘体中只有局部区域发生放电，而没有贯穿施加电压的导体之间，•这种现象称之为局部放电。局部放电可能发生在绝缘体的内部，•也可能发生在表面，前者称为内部局部放电，后者称之为表面局部•放电。发生在被气体包围的导体附近的放电，可称之为电晕。•对于绝缘体内部的局部放电，目前还无法直接测量其放电的电荷，•但内部放电时所产生的电荷交换，必将会在绝缘体的表面有所反映。局部放电测试浙江省电力试验研究所基本概念（续）局部放电测试浙江省电力试验研究所基本概念（续）•局部放电是比较复杂的物理现象，必须通过多种表征参数才能全面•地描述其状态，同时，局部放电对绝缘破坏的机理也很复杂，也需•通过多种表征参数来评定它对绝缘的危害，表征局部放电的参数主•要有：•（1）视在放电荷Qa；•（2）放量重复率N；•（3）放电能量W•（4）平均放电电流•（5）放电功率P•（6）起始放电电压ui•（7）放电熄灭电压ue局部放电测试浙江省电力试验研究所（1）视在放电荷Qa：•在绝缘体中了生局部放电时，在绝缘体施加电压的两端上脉动电荷，•称之为视在放电电荷。•视在放电电荷的大小是这样测定的：将模拟实际放电的瞬变电荷注•入试样施加电压的两端，在此两端出现的脉冲电压与局部放电时所•产生的脉冲电压与局部放电时所产生的脉冲电压相同，则注入的电•荷量即为视在放电电荷量，单位用Pc表示。在一个试样中可能同时•出现大小不同的视在放电电荷，通常把稳定出现的最大的视在放电•电荷量称为放电量。局部放电测试浙江省电力试验研究所（2）放量重复率N放量重复率N在测量时间内，平均每秒钟出现的放电次数称为放电重复率，单位为次/s。实际测量中，受测试系统灵敏度和分辨能力的限制，测得的脉冲必须大于最小可测放电量的脉冲，而且两次脉冲相隔要大于可分辨的最小时间间隔。局部放电测试浙江省电力试验研究所（3）放电能量W放电能量W：气隙中每一次放电所消耗的能量称为放电能量，单位为μJ.放电量的大小不但与视在放电量有关，而且还与放电起始电压有关。局部放电测试浙江省电力试验研究所（4）平均放电电流平均放电电流：设在测量时间间隔T内出现m次放电，各次放电的视在放电电荷为q1、q2……qm，则平均电流为TI1imiq1平均电流的单位为A。这一参数综合反映了放电量及放电次数。局部放电测试浙江省电力试验研究所（5）放电功率P放电功率P：设在测量时间间职责T人，出现m次放电，各次放电的视在放电电荷为q1、q2……，qm，每次放电时对应的外加电压的瞬时值为u1、u2，……，um，即出现q1放电时，对应的电压瞬时值为u1，则放电功率为TP1iimiqu1放电功率的单位为W。这一参数包含有放电量、放电次数以及放电时的外加电压等信息。局部放电测试浙江省电力试验研究所（6）起始放电电压ui起始放电电压ui：当外加电压从不出现局部放电的电压值开始逐渐升高，直到在测试装置上能观察到局部放电时的最低电压值，即为起始放电电压，并以有效值来表示，单位是V。为了克服测试系统灵敏度不同而造成测试结果不可对比的不足，各类产品都规定了一个最小的放电量水平，当出现的放电达到这一水平时，外加电压的有效值即为起始放电电压。如果一出现放电就超过这一水平，则以出现放电时的外加电压作为起始放电电压。局部放电测试浙江省电力试验研究所（7）放电熄灭电压ue放电熄灭电压ue：当外加电压从高于起始放电电压逐渐降低，直到放电消失时的外加电压即为放电熄灭电压，以有效值来表示。为了提高测试结果的可比性，通常选取与测量起始放电电压时一样的最小放电量，当放电量随电压下降而逐渐减小到此最小放电量时，外加电压的有效值即为放电熄灭电压。局部放电测试浙江省电力试验研究所本节小结视在放电电荷、放电能量及放电重复率是基本的三个参数，放电它们都是表征各次单个放电的特性，而放电平均电流和放电功率是在一定时间间隔内局部放电的累积量，放电起始和熄灭电压是用外加电压来表征放电的开始和消失。在现有的局部放电试验标准中，一般都只要求测量放电量的大小，有的也要求测量起始放电电压和放电熄灭电压。局部放电测试浙江省电力试验研究所局部放电测量的基本线路局部放电测量的方法很多，主要分为电测量法和非电测量法两大类。电测量法中有脉冲电流法（ERA）、电桥法以及无线电干扰电压法（RIV）等等，其中脉冲电流是最普遍采用的一种方法。局部放电测试浙江省电力试验研究所脉冲电流法的测量原理一、测量原理局部放电所产生的电荷交换，使试样两端视在放电电荷，现在把试样连接在如图1-6-2所示的测试回路中，则试样两端的视在放电电荷就会通过测试回路形成脉冲电流，从而在检测阻图1-6-2抗两端就可采集到一个脉冲电压信号，这个信号的大小，在一定的测试回路中是正比于试样的视在放电电荷。局部放电测试浙江省电力试验研究所局部放电测试线路脉冲电流法的测试线路有直测法和平衡法两种。局部放电测试浙江省电力试验研究所直测法的测试线路局部放电测试浙江省电力试验研究所平衡法测试线路局部放电测试浙江省电力试验研究所局部放电测量仪器设备的选择电流互感器进行局部放电试验的基本回路有3种，即测量阻抗与耦合电容器串联的直接法测量回路、测量阻抗与试品串联的直接法测量回路回路和平衡法测量回路。使用的设备主要有：无局放试验变压器、调压器、隔离器、无局放标准电容器和局放测量系统。局部放电测试浙江省电力试验研究所局放试验时设备选择的一般原则a.耦合电容Ck。Ck在试验电压下不应有明显的局部放电。b.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。c.根据试验时干扰情况，试验回路接有一阻塞阻抗Zf，以降低来自电源干扰、也能适当提高测量回路的最小可测量水平。d局放测量仪器。e加压设备局部放电测试浙江省电力试验研究所指示系统局部放电的测量仪器按所测定的参量可分不同类别。目前有标准依据的是测量视在放电量的仪器，这种仪器的指示方式，通常是示波屏怀峰值电压表（PC）或数字显示并用。用示波屏是必须的。示波屏上显示的放电波形有助于区分内部局部放电和来自处产的干扰。放电脉冲通常显示在测量仪器的示波屏上的李沙育（椭圆）基线上。测量仪器的扫描频率应与试验电源的频率相同。局部放电测试浙江省电力试验研究所视在放电量的校准确定整个试验回路的换算系数k，称为视在放电量的校准。换算系数k受回路Cx、Ck、Cs（高压对地的杂散电容）及Zm等元件参量的影响。因此，试验回路每改变一次必须进行一次校准。局部放电测试浙江省电力试验研究所校准的基本原理及波形校准的基本原理视在放电量校准的基本大批量是：以幅值为Uo的方波通过串联小电容Co注入试品两端，此注入的电荷量为Qo=UoCo式中：Uo——方波电压幅值，V：Co——电容，PF；Qo——电荷量，PC。校准方波的波形校准方波的上升时间应使通过校准电容Co的电流脉冲的持续时间比1/f2要短，校准方波的上升时间不应大于0.1μs，衰减时间通常在100μs范围内选取。目前大都选用晶体管或汞湿继电器做成小型电池开关式方波发生器，作为校准电源。局部放电测试浙江省电力试验研究所直接校准法将已知电荷量Qo注入试品两端称为直接校准，其目的是直接求得指示系统和以视在放电量Q表征的试品内部放电量之间的定量关系，即求得换算系数，即求得换算系数k。这种校准方式是由国家标准GB7354-87《局部放电测量》推荐的。直接法和平衡法测量回路的直接校准电路，如图1-5-5所示，其方法是：接好整个试验回路，将已知电荷量Qo=UoCo注入试品两端，则指示系统响应L′。取下校准方波发生器，加电压试验，当试品内部放电时，指示系统响应为L，由此则可得换算系数kH为kH=L/L′则视在放电量Q为Q=UoCoKH式中：Q——视在放电量，PC；Uo——方波电压幅值，V；Co——电容，PF；KH——换算系数。局部放电测试浙江省电力试验研究所校准时的注意事项校准方波发生器的输出电压Uo和串联电容Co的值要用一定精度的仪器定期测定，如Uo一般可用经校核好的示波器进行测定；Co一般可用合适的低压电容电桥或数字式电容表测定。每次使用前应检查校准方波发生器电池是否充足好。从Co到Cx的引线应尽可能短直，Co与校准方波发生器之间的连线最好选用同轴电缆，以免造成校准方波的波形畸变。当更换试品或改变试验回路任一参数时，必须重新校准。局部放电测试浙江省电力试验研究所电流互感器的局部放电试验对试品的要求（1）局部放电测试应在对试品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）试品表面应清洁干燥，试品在局部放电测试前不应受机械、热的作用。（3）若试品是在长途运输颠簸或注油工序之后，通常应静止48h后才能进行局部放电测试。局部放电测试浙江省电力试验研究所试验接线Ck——耦合电容器；C——铁芯；Zm——测量阻抗；F——外壳；L1、L2——电流互感器一次绕组端子；k1、k2——电流互感器二次绕组端子。局部放电测试浙江省电力试验研究所试验及标准试验应在不大于1/3测量电压下接通电源，然后按规定的加压程序进行加压、测量，读取数据后降到1/3测量电压下，方能切除电源。放电量的读取，以相对稳定的最高重复脉冲为准，偶尔发生的较高脉冲可以忽略，但应作好记录备查。试验期间试品不击穿，测得视在放电量不超过允许的限值，则认为试验合格。局部放电测试浙江省电力试验研究所电流互感器现场局放试验电流互感器局部放电试验，试验电压由外施电源产生，杂散电容Cs代替耦合电容Ck，其接线如图1-5-8所示。互感器若有铁芯C端子引出，则并接在B处。电容式互感器的末屏端子也并接在B处。处壳最好接B，也可直接接地。试验变压器一般按需要选用单级变压器串接（例如单级电压为60kV的3台变压器串接），其内部放电量应小于规定的允许水平。局部放电测试浙江省电力试验研究所本节小结•局部放电试验的基本回路•校准的注意试验•对电源的要求局部放电测试浙江省电力试验研究所局部放电测量的干扰来源局部放电测量时的干扰主要有以下几种形式：a电源网络的干扰；b各类电磁场辐射的干扰;c试验回路接触不良，各部位电晕及试验设备的内部放电；d接地系统的干扰；e金属物体悬浮电位的放电。局部放电测试浙江省电力试验研究所干扰的抑制抑制干扰措施很多。有些干扰，在变电所现场要完全消除往往是不可能的。实际试验时只要将干扰抑制在某一水平以下，以有效测量试品内部的局部放电就可以了。这在很大程度上取决于测试者的分析能力和经验。局部放电测试浙江省电力试验研究所抑制干扰措施-电源滤波器在高压试验变压器的初级设置低通滤波器，抑制试验供电网络中的干扰。低通滤波器的截止频率应尽可能低，并设计成能抑制来自相线、中线（220V电源时）两线路中的干扰。通常设计成π型滤波器，如图1-5-10给出的双π型滤波网络接线图。局部放电测试浙江省电力试验研究所抑制干扰措施-屏蔽式隔离变压器试验电源和仪器用电源设置屏蔽式隔离变压器，抑制电源供电网络中的干扰，因此隔离变压器应设计成屏蔽式结构，屏蔽式隔离变压器和低压电源滤波器同时使用，抑制干扰效果较好。局部放电测试浙江省电力试验研究所利用仪器功能和选择接线方式抑制干扰平衡接线法仪器带有选通（窗口）元件系统局部放电测试浙江省电力试验研究所抑制干扰措施-仪器带有选通（窗口）元件系统对于相位固定、幅值较高的干扰，利用带有选通元件的仪器，就可十分有效地分隔这种干扰，如图1-6-16所示。将选通元件与仪器的峰值电压表（PC表）配合使用，效果较好，即PC表只对选通区内的扫描信号产生响应。局部放电测