第8章 局部放電對(duì)絕緣的損壞和評(píng)定

1、第8章 局部放電對(duì)絕緣的損壞和評(píng)定n造成絕緣老化的機(jī)理n局部放電對(duì)絕緣材料的老化過程n影響電老化速度的諸因素n局部放電的評(píng)定方法8.1 造成絕緣老化的機(jī)理n什么是局部放電 局部放電的概念 在電場作用下，導(dǎo)體間絕緣僅部分區(qū)域被擊穿（沒有貫穿施加電壓的導(dǎo)體之間）的電氣放電現(xiàn)象。 雖然這些放電的幅度通常較小，但它們能導(dǎo)致逐步的劣化并最終擊穿。因此，需要通過非破壞性的測試檢測到這些放電的存在。8.1 造成絕緣老化的機(jī)理n電老化：在電場長期作用之下，因局部放電而造成的絕緣性能劣化。n局部放電對(duì)絕緣產(chǎn)生破化作用的基本形式：1、帶電質(zhì)點(diǎn)的轟擊2、熱效應(yīng)3、活性生成物4、輻射作用5、機(jī)械力的效應(yīng) 242122

2、HHCHCnnnn放電作用8.2 局部放電對(duì)絕緣材料的破壞過程 n樹枝放電：絕緣體表面或內(nèi)部存在樹枝狀的放電痕跡。注：這些痕跡通常是由于局部放電使絕緣材料碳化所遺留下來的，因此樹枝放電的發(fā)展過程，就是最普遍的電老化過程。n樹枝放電的引發(fā)機(jī)理：a) 氣隙、油隙或其它雜質(zhì)引起局部放電而產(chǎn)生的；b) 高場強(qiáng)下，電極電子注入介質(zhì)，在很大的電流密度下，使介質(zhì)氣化爆裂而形成的；c) 在交變電場下，電動(dòng)力的反復(fù)作用，使介質(zhì)疲勞開裂而造成的。 8.2 局部放電對(duì)絕緣材料的破壞過程n局部放電對(duì)絕緣材料的破壞 8.2.1 內(nèi)部放電對(duì)高聚物的破壞過程n氣隙表面材料受局部放電的腐蝕空氣中 氮?dú)庵?.2.1 內(nèi)部放電對(duì)

3、高聚物的破壞過程n樹枝狀放電 聚乙烯電纜樹枝狀 刷狀樹枝 叢林狀樹枝 放電試驗(yàn)電極裝置8.2.1 內(nèi)部放電對(duì)高聚物的破壞過程n樹枝的發(fā)展過程 (a)開始，(b)成長分枝， (c)到達(dá)另一電極，(d)擊穿 8.2.1 內(nèi)部放電對(duì)高聚物的破壞過程n交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣層產(chǎn)生的樹枝8.2.2 內(nèi)部放電對(duì)油紙絕緣的破壞機(jī)理n油紙絕緣中缺陷產(chǎn)生的原因n在制造過程中可能混入氣泡；n在運(yùn)行中因濕度的影響、熱脹冷縮及電動(dòng)力和機(jī)械力作用的結(jié)果使紙層間存在氣隙或油隙。n油紙絕緣結(jié)構(gòu)中局部放電的發(fā)展8.3 局部放電的機(jī)理一、氣隙放電等值電路 Cc Cb Ca U + c b b a a d Rc Rb Ra U uc

4、 ub bEcbbCbcduuEE)(8.3 局部放電的機(jī)理n在工頻電場中,氣隙中的電場強(qiáng)度介質(zhì)中電場強(qiáng)度n通常情況下，氣體擊穿場強(qiáng)Cb，因此qa往往比qr小得多n應(yīng)當(dāng)注意，真正代表放電大小的是qr，只有在Cb/(Cb+CC)相同時(shí)才能通過qa的大小來比較實(shí)際放電的大??；n兩個(gè)視在放電量qa相同的產(chǎn)品，如果Cb/(Cb+CC)差別很大，則qa的差別也很大，因此，對(duì)材料的破壞作用也就可能大不相同。這點(diǎn)在局部放電的實(shí)際測試中要做具體分析。8.4 表征局部放電的參數(shù)n放電重復(fù)率 n放電的能量 n放電的平均電流n放電的均方率n放電功率n局部放電起始電壓Ui n放電的熄滅電壓Ue 8.5 影響局部放電的

5、因素一、影響視在放電電荷的因素n氣隙面積n外加電壓:升高時(shí)，值增大，qa也增大；介質(zhì)中存在多個(gè)氣隙時(shí)，多氣隙同時(shí)放電的幾率增大，qa增加。n氣隙的擊穿電壓：氣隙中氣體的性質(zhì)和壓力。n介質(zhì)的相對(duì)介電系數(shù)n介質(zhì)的厚度n氣隙的厚度n氣隙表面形成的半導(dǎo)電層或?qū)щ妼覥BcbcbaUdAUCq)( 8.5 影響局部放電的因素二、影響放電重復(fù)率的因素 n試驗(yàn)電壓的頻率和峰值n氣隙的擊穿電壓n介質(zhì)的相對(duì)介電系數(shù)、介質(zhì)厚度、氣隙厚度n氣隙表面電阻n介質(zhì)中的氣隙數(shù)量 )/()(1444 bcBmcbbBmdcUufCCCcUuffnN 8.5 影響局部放電的因素三、影響放電起始電壓和放電熄滅電壓的因素 n對(duì)氣隙中

6、的電場分布和氣隙中氣體擊穿場強(qiáng)有影響的因素，都會(huì)影響放電起始電壓和放電熄滅電壓。n起始放電具有延遲效應(yīng)。n在有延遲效應(yīng)的情況下，起始放電電壓的測定可采用逐級(jí)升壓法升壓。 8.6 影響電老化速度的因素n電場強(qiáng)度 EnKLKELnlogloglog或 log(E) log(L) a b c d 8.6 影響電老化速度的因素n頻率n氣隙的狀態(tài)與氣體成分n環(huán)境的溫度、濕度n機(jī)械應(yīng)力 d c b a HV e 8.7 局部放電的評(píng)定方法n局部放電是一種比較復(fù)雜的現(xiàn)象，要用多種參數(shù)才能較全面地描述一種局部放電的狀態(tài)，n研究哪一種特征參數(shù)作為評(píng)定局部放電性能的指標(biāo)最為合適，或者局部放電的哪些特征最能準(zhǔn)確地評(píng)

7、定絕緣的劣化程度，是研究局部放電評(píng)定方法的根本任務(wù)。 8.7.1 用基本特征參數(shù)來評(píng)定一、視在放電量 n最大視在放電量：與絕緣中最大缺陷相關(guān)。n單位時(shí)間內(nèi)總放電量、測量時(shí)間內(nèi)的平均放電量 n需要注意：n局部放電對(duì)絕緣的破壞與實(shí)際放電量直接有關(guān)，而測得的只是視在放電量，并不是實(shí)際的放電量。n放電量是瞬時(shí)變化的，不能代表長時(shí)間的放電量。n最大視在放電量只是反映最大一個(gè)缺陷的放電電荷，不能反映放電次數(shù)及放電能量。有人認(rèn)為放電量雖小一些，但放電次數(shù)很多，或放電能量很大時(shí)，絕緣也會(huì)很快受破壞。8.7.1 用基本特征參數(shù)來評(píng)定二、放電能量或放電功率三、放電平均相位n當(dāng)局部放電變得劇烈時(shí)，可以觀察到在試驗(yàn)電

8、壓上出現(xiàn)放電的相位變寬，同時(shí)向電壓過零相位發(fā)展。四、放電起始電壓Ui和熄滅電壓Ue，n在同一試驗(yàn)電壓下，往往起始放電電壓愈低，放電量就愈大，放電次數(shù)也愈多；但有時(shí)也可能只是放電次數(shù)增加，而放電量變化不大。 8.7.2 用分布譜圖評(píng)定nPRPD法被廣泛用于識(shí)別放電類型。根據(jù)PRPD譜圖提取出許多統(tǒng)計(jì)參數(shù)，如偏斜度、突出度等。不同局部放電類型對(duì)應(yīng)的PRPD譜圖不同，得到統(tǒng)計(jì)參數(shù)的值也不同。通過這些統(tǒng)計(jì)參數(shù)值，分類器可以對(duì)局部放電類型進(jìn)行有效識(shí)別。8.7.2 用分布譜圖評(píng)定8.7.2 用分布譜圖評(píng)定8.7.2 用分布譜圖評(píng)定 n脈沖序列相位分布示意圖 ts q (ts) u1 u2 t q(t) )

9、,(,()(,(ssssssssnunqtutq 8.7.2 用分布譜圖評(píng)定nN-q圖譜，W-q圖譜，N- 圖譜， q- 圖譜2000 1000 0 1000 2000 0 50 100 150 200 q N 沿面放電模型的放電 N-q 圖 8.7.2 用分布譜圖評(píng)定 0 90 180 270 360 0 5 10 15 （） qsum（103 pC） 0 90 180 270 360 0 100 200 300 400 （） qmax（pC） 0 90 180 270 360 0 50 100 150 200 （） qave（pC） 0 50 100 150 200 0 20 40 60 80