局部放電的概念課件

高電壓技術(shù)高電壓工程系tslc@劉春138710186721高電壓技術(shù)高電壓工程系1第10講絕緣的非破壞性試驗(yàn)（二）

與破壞性試驗(yàn)（一）2第10講絕緣的非破壞性試驗(yàn)（二）

與破壞性試驗(yàn)（一）2 一、局部放電

1.局部放電的概念：

PartialDischarge,簡(jiǎn)稱為PD:由于電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣存在弱點(diǎn)，在一定外施電壓下發(fā)生的局部的重復(fù)擊穿和熄滅現(xiàn)象。

2.局部放電的危害：

局部放電發(fā)生在一個(gè)或幾個(gè)絕緣內(nèi)部的氣隙或氣泡之中。由于放電能量很小，不影響電氣設(shè)備的短時(shí)絕緣強(qiáng)度。局部放電產(chǎn)生的一些不良效應(yīng)，如不良化合物的產(chǎn)生，就可以慢慢地?fù)p壞絕緣，最后可導(dǎo)致整個(gè)絕緣被擊穿，發(fā)生突發(fā)性故障。4.3局部放電測(cè)量3 一、局部放電4.3局部放電測(cè)量3

3.局部放電的特點(diǎn)：

當(dāng)介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，伴隨著發(fā)生許多現(xiàn)象。有些屬于電的：如電脈沖的產(chǎn)生，介質(zhì)損耗的增大和電磁波放射；有些屬于非電的：如光、熱、噪音、氣體壓力的變化和化學(xué)變化

4.局部放電的檢測(cè)：

這些現(xiàn)象都可以用來(lái)判斷局部放電是否存在，因此檢測(cè)的方法也可以分為電的和非電的兩類。4 3.局部放電的特點(diǎn)：4測(cè)量局部放電的幾種方法

絕緣油的氣相色譜分析法：這項(xiàng)試驗(yàn)是通過(guò)檢查電氣設(shè)備油樣內(nèi)所含的氣體組成的含量來(lái)判斷設(shè)備內(nèi)部的隱藏缺陷。

超聲波探測(cè)法：在電氣設(shè)備外壁放上由壓電元件和前置放大器組成的超聲波探測(cè)器，用以探測(cè)局部放電所造成的超聲波，從而了解有無(wú)局部放電的發(fā)生，粗測(cè)其強(qiáng)度和發(fā)生的部位。

脈沖電流法：測(cè)PD所形成的脈沖電流大小以判斷絕緣PD的強(qiáng)弱程度，這種方法可以給出定量的結(jié)果，目前規(guī)程中已規(guī)定了定量的指標(biāo)。5測(cè)量局部放電的幾種方法 絕緣油的氣相色譜分析法：這項(xiàng)試驗(yàn)是通二、局部放電的基本物理過(guò)程局部放電的三電容模型Cg：氣泡的電容Cb：和Cg相串聯(lián)部分的介質(zhì)電容Ca：其余大部分絕緣的電容6二、局部放電的基本物理過(guò)程局部放電的三電容模型6局部放電機(jī)理

首次放電

氣泡兩端ug隨外加電壓u的升高而升高；當(dāng)u上升到Us時(shí)，ug到達(dá)氣泡的放電電壓Ug時(shí)，Cg氣隙放電。于是Cg上的電壓一下子從Ug

下降到Ur，然后放電熄滅。Ur叫做殘余電壓，數(shù)值上它小于Ug（絕對(duì)值），可以接近為零值。局部放電時(shí)氣隙中的電壓和電流的變化單次放電過(guò)程持續(xù)時(shí)間約10-8s數(shù)量級(jí)，含有較多高頻成分7局部放電機(jī)理 局部放電時(shí)氣隙中的電壓和電流的變化單次放電過(guò)局部放電時(shí)氣隙中的電壓和電流的變化局部放電時(shí)氣隙中的電壓和電流的變化

放電火花一熄滅，Cg兩端的電壓將再次上升，由于此時(shí)Cg已經(jīng)有了一個(gè)初始的直流電壓Ur。外加電壓仍在上升，Cg上的電壓也順勢(shì)而上升，當(dāng)它再次升到Ug時(shí)，Cg再次放電，電壓再次降到Ur，放電再次熄滅。8局部放電時(shí)氣隙中的電壓和電流的變化局部放電時(shí)氣隙中的電壓和放電機(jī)理當(dāng)氣泡兩端Cg放電時(shí)，放電總電容Cg：

Cg上的電壓變化為(UgUr)，故一次脈沖放出的電荷qr真實(shí)放電量當(dāng)Ca>>Cb，Cg>＞Cb，Ur=0時(shí)，qr

≈UgCg9放電機(jī)理當(dāng)氣泡兩端Cg放電時(shí)，放電總電容Cg：9在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，上式中所表達(dá)的各個(gè)量，都是無(wú)法實(shí)測(cè)的。所以要尋求其它能反映局部放電的量來(lái)測(cè)量。外施電壓是作用在Ca上的，當(dāng)Cg上的電壓變動(dòng)(Ug-Ur)時(shí)，會(huì)造成外施電壓的變化量U（可以測(cè)量）應(yīng)為這個(gè)圖可以解釋這個(gè)公式的由來(lái)．10在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，上式中所表達(dá)的各個(gè)量，都是無(wú)法實(shí)測(cè)的。所以

由此兩式得總電容上的電壓變化量U：

相應(yīng)的電荷變化量q（視在放電量）：

把U式代入上式q，可得

這個(gè)式子建立了真實(shí)放電量和視在放電量之間的關(guān)系11 由此兩式得總電容上的電壓變化量U：這個(gè)式子建立了真實(shí)放電 真實(shí)放電量：

qr，是無(wú)法測(cè)量的 （1）視在放電量：

q， 其表達(dá)式中的量都是可以測(cè)得的。它是局部放電試驗(yàn)中的重要參量，國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于各類高壓設(shè)備的視在放電量△q的允許值均有所規(guī)定

q比真實(shí)放電量qr小得多，它以pC作為計(jì)量單位。2.表征局部放電的重要參數(shù)12 真實(shí)放電量：qr，是無(wú)法測(cè)量的2.表征局部放電的重要參放電重復(fù)率N （2）放電重復(fù)率N：所以定義一秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的脈沖數(shù)叫做放電重復(fù)率N，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)求得

如果每半周內(nèi)的放電次數(shù)為n，則N=2fn=100n

13放電重復(fù)率N （2）放電重復(fù)率N：所以定義一秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的脈沖

（3）放電能量

一次脈沖放電能量W

當(dāng)外施電壓由零上升到Us時(shí)，Cg上的電壓為Ug，即

可得

如Ur≈0，則

放電能量的大小對(duì)電介質(zhì)的老化速度有很大影響14 （3）放電能量放電能量的大小對(duì)電介質(zhì)的老化速度有很大影響1

局部放電的其它表示方法

為了表征局部放電在一定期間內(nèi)的平均綜合效應(yīng)，還提出了各種累積參數(shù)，如平均放電電流，放電功率等。

有時(shí)還測(cè)量局部放電的起始放電電壓和熄滅電壓

影響局部放電特性的多種因素：主要有電壓的幅值、電壓的波形和頻率、電壓的作用時(shí)間、環(huán)境的溫度及濕度和氣壓等15 局部放電的其它表示方法153局部放電測(cè)量的基本回路—電檢測(cè)法

發(fā)生局放時(shí)，試品兩端會(huì)出現(xiàn)一個(gè)瞬時(shí)的電壓變化，在檢測(cè)回路中引起一高頻脈沖電流，將它轉(zhuǎn)化成電脈沖后就可以進(jìn)行測(cè)量。（a）串聯(lián)測(cè)量回路Ck—耦合電容，為Cx與檢測(cè)阻抗Zm之間提供一個(gè)低阻抗的通道（電源本身由于高頻感抗而無(wú)法提供），Ck內(nèi)部必須無(wú)局放，值較大以增大Zm上的信號(hào)；Z—低通濾波器，以防局放時(shí)放電脈沖被電源的雜散電容旁路，同時(shí)也可阻止電源本身的干擾脈沖進(jìn)入試品和測(cè)量支路163局部放電測(cè)量的基本回路—電檢測(cè)法發(fā)生局放時(shí)，試局放并聯(lián)、橋式測(cè)量回路（b）并聯(lián)測(cè)量回路（c）橋式測(cè)量回路適合于試品一端接地的情況外部干擾在Zm和Z`m上的干擾信號(hào)基本抵消測(cè)量?jī)x器：示波器，峰值表，脈沖計(jì)數(shù)器17局放并聯(lián)、橋式測(cè)量回路（b）并聯(lián)測(cè)量回路（c）橋?qū)Ψ烹娏看笮〉囊?guī)定我國(guó)試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定（1）固體絕緣互感器：電壓為時(shí)，放電量不大于100pC，Um為系統(tǒng)最高額定線電壓充油互感器：放電量不大于20pC（2）110kV及以上新套管 油紙電容式：不大于20pC

膠紙電容式：不大于400pC18對(duì)放電量大小的規(guī)定我國(guó)試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定18

國(guó)標(biāo)規(guī)定：220kV及以上的電力變壓器必須做PD試驗(yàn)電力變壓器PD測(cè)試的加壓過(guò)程圖中U1為最高額定線電壓UmU2：

或要求在

的U2值下，q≤300pC或要求在

的U2值下，q≤500pC19 國(guó)標(biāo)規(guī)定：220kV及以上的電力變壓器必須做PD試驗(yàn)電力變4局放測(cè)量中的抗干擾措施

電磁干擾來(lái)源

（1）與局放信號(hào)一起通過(guò)電流傳感器進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的干擾 （2）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)本身的干擾

干擾類別

（1）周期型干擾：系統(tǒng)高次諧波、載波通訊以及無(wú)線電通訊等 （2）脈沖型干擾：電力電子器件產(chǎn)生的高頻涌流、脈沖型干擾和高壓線路上的電暈放電、電弧放電等 （3）白噪聲：線圈熱噪聲、地網(wǎng)的噪聲和動(dòng)力電源線以及變壓器繼電保護(hù)信號(hào)線路中耦合進(jìn)入的各種噪聲等。204局放測(cè)量中的抗干擾措施電磁干擾來(lái)源20干擾的抑制從干擾源、干擾途徑、信號(hào)后處理入手可從以下幾方面區(qū)分局放信號(hào)和干擾信號(hào)；工頻相位、頻譜、脈沖幅度和幅度分布、信號(hào)極性、重復(fù)率和物理位置等。試驗(yàn)中所使用的設(shè)備應(yīng)盡量采用無(wú)暈設(shè)備，特別是試驗(yàn)變壓器和耦合電容Ck。濾波器的性能要好，要做到電源與測(cè)量回路的高頻隔離。試驗(yàn)時(shí)間應(yīng)盡量選擇在干擾較小的時(shí)段，如夜間等。測(cè)量回路的參數(shù)配合要適當(dāng)，耦合電容要盡量不小于試品電容Cx，使得在局部放電時(shí)Cx與Ck間能很快地轉(zhuǎn)換電荷。必須對(duì)測(cè)量設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)。21干擾的抑制從干擾源、干擾途徑、信號(hào)后處理入手試驗(yàn)中所4.4電壓分布的測(cè)量

高壓輸電線路絕緣子串電壓分布