實(shí)驗(yàn)局部放電測量

1、實(shí)驗(yàn)4局部放電測量0實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饩植糠烹姰a(chǎn)生的基本原理。學(xué)習(xí)局部放電的測量方法及儀器的正確使用。分析局部放電起始電壓、視在放電量與設(shè)備絕緣質(zhì)量的關(guān)系。了解各種局部放電信號的特點(diǎn)。1 .局部放電的產(chǎn)生和實(shí)驗(yàn)原理電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部常存在一些弱點(diǎn)，例如在一些澆注、擠制或?qū)永@絕緣內(nèi)部容易出現(xiàn)氣隙或氣泡?？諝獾膿舸﹫鰪?qiáng)和介電常數(shù)都比固體介質(zhì)小，因此在外施電壓作 用下這些氣隙或氣泡會首先發(fā)生放電，這就是電氣設(shè)備的局部放電。放電的能量很 弱，不會影響到設(shè)備的短時絕緣強(qiáng)度，但日積月累會引起絕緣老化，最后可能導(dǎo)致 整個絕緣在正常電壓下發(fā)生擊穿。近數(shù)十年來,國內(nèi)外已經(jīng)越來越重視對設(shè)備進(jìn)行 局部放電測量。圖1固體介質(zhì)

2、內(nèi)部氣隙放電的三電容模型（a）通過氣孔的介質(zhì)剖面（b）等效電路局部放電的產(chǎn)生機(jī)理常用三電容模型來解釋，如圖1所示。圖中G代表氣隙的電容；Cb代表與G串聯(lián)部分的介質(zhì)電容；G代表其余部分的 電容。若在電極上施加交流電壓 Ut,則出現(xiàn)在Cg上的電壓為Ug,即：Ug = Q/( G+Q) utQ/( G+G) U-fin a t(1)因?yàn)闅庀逗苄?，G比Cb大很多，故Ug比Ut小很多。局部放電時氣隙中的電壓和 電流變化如圖2所示。Ug隨ut升高，當(dāng)ut上升到Us （起始放電電壓）,Ug達(dá)到Cg的放電電壓U時，G氣隙 放電， 于是Cg上的電壓很快從Ug下降到U,放電熄滅， 則：ur = Cb/（ cg+c

3、） Uc式中Uc為相應(yīng)的外施電壓；U為殘余電壓（0& U<Ug）。放電后在Cg上重建的電 壓將隨著外施電壓的升高呈上升趨勢， 從U開始，當(dāng)上升至U時又發(fā)生放電，如 此周而復(fù)始。此時 通過Cg在外回路有一脈沖電流i如圖2 （b）所示， 它是檢測局 部放電的主要依據(jù)?？梢酝茖?dǎo)出回路真實(shí)放電量qr- Ug G,但無法測得。而介質(zhì)兩端的電荷變化量 q= Cb /（ Cg+ Cb） q卻是可以測得的，稱為也在放電量,一般用它來表示電氣設(shè)備的局部放電量 。圖2局部放電時氣隙中的電壓（a）和電流（b）的變化2 .局部放電的測量方法高壓設(shè)備局部放電的測量主要是將局部放電的微弱信號檢出，然后加以放

4、大并 用示波器或數(shù)據(jù)采集儀等設(shè)備進(jìn)行顯示和定量。檢測方法可分為電的和非電的兩類。長期采用的是測量電脈沖的方法，即所謂的脈沖電流法?；镜臏y試回路如圖3所示。圖3脈沖電流法的局部放電檢測回路（a）并聯(lián)法 （b）串聯(lián)法 （c）平衡法主要包括并聯(lián)法、串聯(lián)法和平衡法。圖中S是電源即試驗(yàn)變壓器，除長電纜和帶繞組的試品外，一般情況下試品均可看作是集中參數(shù)的電容G。G為耦合電容，Zm為檢測阻抗。測量參數(shù)包括：用傳統(tǒng)的局部放電測試儀測量放電起始電壓、熄滅電壓和視在放電量。有條件時可以用數(shù)字式的數(shù)據(jù)采集儀測量放電次數(shù)、放電相位和放電量。3.局部放電的標(biāo)定在指示儀表上測得的脈沖高度是與試品的視在放電量成比例的，但

5、是具體的比 例系數(shù)卻不是固定的，它與回路及儀器本身的性能有關(guān)，為此必須進(jìn)行回路靈敏度 系數(shù)的校正。圖4是并聯(lián)法進(jìn)行標(biāo)定的示意圖用一幅值為U0的方波發(fā)生器G串聯(lián)一小的已知電容 G構(gòu)成與G并聯(lián)的有源支路 來模擬C上發(fā)生的局部放電。 分析可知當(dāng)G<<C+（GC）/（ G+C）時，注入G的電荷為 q0 = UC。此時如果在局部放電測試儀上測得標(biāo)定脈沖高度為 H0,則放電量的刻度 因子為:Kc = qo/ H0 （pC/格）視在放電量校準(zhǔn)器視在放電量校準(zhǔn)器是一標(biāo)準(zhǔn)電量發(fā)生器，是測量局部放電時必備的儀器，它的性能參數(shù)直接關(guān)系到測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。視在放電量校準(zhǔn)器由校準(zhǔn)脈沖電壓發(fā)生器和校準(zhǔn)電容串聯(lián)

6、組成。試驗(yàn)前它以輸出某固定電量加之試品兩端，模擬該試品在此電量下放電時局部放電測試儀的響應(yīng)，此時調(diào)整刻度系數(shù)，確定局部放電檢測儀的量程，以便在試驗(yàn)時測量該試品在額定電壓下的視在放電量。因該放電量時以標(biāo)準(zhǔn)電量發(fā)生器比較后間接測出，而非直接測出，故此放電量稱為“視在放電量”。JZF 10型校正電量發(fā)生器是一種小型的可充電電池供電的視在放電量校準(zhǔn)器，它可以分別以四種放電量向試品兩端注入1.2KH z左右的校正脈沖，可用于先校準(zhǔn)后試驗(yàn)的局放試驗(yàn)中，適合于國際電工委員會IEC 270 所推薦的任何一種試驗(yàn)電路。4實(shí)驗(yàn)設(shè)備測試設(shè)備 TCD 9302 局部放電檢測儀 . 視在放電量器校準(zhǔn)器（JZF 10 校

7、正電量發(fā)生器） . LB 系列工頻、中頻濾波器 .無局放耦合電容系列 .YDTW無局放試驗(yàn)變壓器系列. .工頻試驗(yàn)控制臺試品（測試對象）：電流互感器，變壓器，含有氣泡的絕緣板等5線路圖圖5為實(shí)驗(yàn)接線圖。圖5局部放電實(shí)驗(yàn)接線圖其中測試儀為傳統(tǒng)的局部放電測試儀或者數(shù)字式局部放電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。Zm為檢測阻抗，T1為調(diào)壓器，T2為試驗(yàn)變壓器，R為保護(hù)水阻，G為試品，。為耦合電 容。同時還可以通過 非電接觸的方式（磁耦合）的方式來檢測放電脈沖，這就是在線監(jiān)測的原理。6試驗(yàn)操作步驟6-1.按圖5所示接好線路；6-2.在試品G兩端并聯(lián)上方波發(fā)生器， 對實(shí)驗(yàn)回路進(jìn)行靈敏度系數(shù)的校正。（注8V意此時不接高壓。）

8、選擇 50PC標(biāo)準(zhǔn)脈沖進(jìn)行校準(zhǔn)；首先檢查JZF-10校正脈沖發(fā)生器的電池電壓，如面板上電壓表指示，在以上方能正常工作;用視在放電量校準(zhǔn)器（JZF10校正脈沖發(fā)生器）的輸出接于試品兩端，紅端接高壓端（ 引線盡可能短，以防干擾） ，黑端接低壓端，調(diào)節(jié)其輸出放電量，將校正電量開關(guān)置于5、10、50、100、500中任何合適一檔即可校正，例如 50PC頻率可在1.2KHz附近調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)放大器增益粗調(diào)及增益細(xì)調(diào)旋鈕，使放電量表指示滿度。此時放電量表指示滿度即100%表示50PC 的放電量，注意此時增益細(xì)調(diào)旋鈕位置不可再動。測量盒應(yīng)盡量靠近試品高壓端。校準(zhǔn)完畢后，拆除視在放電量校準(zhǔn)器的連線，并關(guān)斷其電源，

9、防止高壓損壞校準(zhǔn)器。6-3 局部放電測試儀設(shè)置儀器開機(jī)預(yù)熱5 分鐘；預(yù)熱同時對有關(guān)開關(guān)進(jìn)行操作， “標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展直線”開關(guān)置于標(biāo)準(zhǔn)；放大器頻帶 仙、fH分別置20KHz , 300KHz,放大器增益粗調(diào)置 3檔，細(xì)調(diào)置中間位置，切不可一開始將粗調(diào)開關(guān)置最高檔；根據(jù)不同頻率的試驗(yàn)電源選擇電源頻率，以便觀察合適的橢圓。電流互感器測試選用頻率為50Hz 的試驗(yàn)電源；橢圓旋轉(zhuǎn)可不作調(diào)節(jié)。窗開關(guān)打在關(guān)位置，以后根據(jù)干擾出現(xiàn)的相位可開窗 適當(dāng)調(diào)旋轉(zhuǎn)，根據(jù)干擾情況調(diào)窗寬、位置，使干擾在門窗之外，使局部信號在窗上，以便讀取放電的數(shù)值；線性、對數(shù)開關(guān)置于線性位置。6- 4.接通高壓試驗(yàn)回路的電源，逐步升高電壓至規(guī)定

10、電壓,時刻注視PC表指示，此時 放電量表的讀數(shù)表示試品放電量的大小，如指示在80%則表示試品視在放電量為 50X80%= 40PG若此時試品放電量剛大于100%即超過滿度，應(yīng)立即將放大器增益粗調(diào)由原來的“ 3” 切換到“ 2” 檔， 此時放電量表100%， 則表示500PC， 假如此時放電量指示80%，由試品放電量為 500 X 80%= 400PG若此時試品放電量小于10%：a.應(yīng)將放大器粗調(diào)由“ 3”檔改至“4”檔，此時放電量表100%W表示5PC假 如此時放電量表指示 80% 則試品視在放電量為 5X80%= 4PGb. 將儀器面板上對數(shù)、線性開關(guān)切換至對數(shù)位置，因?qū)?shù)刻度10%以下分辨

11、率高，可直接讀出對數(shù)刻度。6-5 旋轉(zhuǎn)“橢圓旋轉(zhuǎn)”開關(guān)使橢圓轉(zhuǎn)到預(yù)期的放電最利于觀察之處。通常這個位置是 零標(biāo)脈沖分別處于橢圓上部左側(cè)及下部右側(cè)之處；6-6 連續(xù)升高電壓，注意第一次出現(xiàn)持續(xù)放電，當(dāng)放電量超過規(guī)定的最低值時的電壓即為 局部放電起始電壓。 ；6-7若有干擾信號在放電脈沖附近，可以用窗寬和窗位置將干信號擾拒之窗外，即合擾窗開關(guān)，用一個或兩個時間窗并用窗寬、窗位置來改變橢圓上加亮區(qū)域的寬度 與位置，使其避開干擾脈沖，這樣，放電量表的指示值只表示放電脈沖的大小，而不表示干擾信號的值，另外也可以改變頻帶的方法來提高抗干擾能力；6-8局部放電的觀測 觀察典型的電暈放電的波形，記錄波形特點(diǎn)。

12、時間窗（門單元）時間窗是為防止大于局部放電的干擾信號進(jìn)入峰值檢波電路而設(shè)計(jì)的一種電路 裝置。時間窗的工作原理是把橢圓掃描時基分成導(dǎo)通（加亮區(qū)域）和截止（未加亮區(qū)域）兩部分，通過改變時間窗的位置和寬度將放電脈沖置于導(dǎo)通（加亮區(qū)域），干擾脈沖置于截止（未加亮區(qū)域），此時儀表讀數(shù)即為放電脈沖數(shù)值，而干擾則不論大小，皆不 會影響放電脈沖數(shù)值。若此時兩個時間窗同時關(guān)閉，則儀表讀數(shù)為整個橢圓上脈沖 之峰值。7互感器局部放電測量的試驗(yàn)電壓 試驗(yàn)電壓應(yīng)在不大于1/3規(guī)定測量電壓下接通電源，再開始緩慢均勻上升到 預(yù)加電壓保持10秒后，降到規(guī)定測量電壓，保持 1分鐘以上，再讀取放電量；最后 降到1/3測量電壓以下

13、，方能切除電源。 預(yù)加電壓二試品耐壓值X 0.8 ,互感器局部放電測量試驗(yàn)預(yù)加電壓 =UrrK 0.8=預(yù)加電壓下橢圓放電明顯 局部放電測量電壓一般為 UmV3的倍數(shù)，互感器為1.11.2倍，互感器局部放電測量電壓 =1.2 Um-3 二局部放電測量電壓下，持續(xù)時間幾分鐘 ，測局部放電量；6 注意事項(xiàng) . 在試驗(yàn)開始加壓以前，試驗(yàn)人員必須詳細(xì)而全面地檢查一遍線路，以免線路接錯。測試儀器處的接地線是否與接地體牢固連接，若連接不牢或在準(zhǔn)備工作時掐頭去尾線被腳踢斷，這將可能引起人身和設(shè)備事故； 對于連接線應(yīng)避免將尖端暴露在外，防止尖端電暈放電，尤其對于電壓等級較高的局部放電試驗(yàn)，必要時要加粗高壓連接

14、線及加裝防電暈罩，減小因場強(qiáng)過高引起的電暈放電。屏蔽罩不能與試品的瓷裙相接觸； . 一般情況下，在試驗(yàn)過程中，被試品在耐壓、 預(yù)升壓 時局部放電量都比正常值大很多，此時儀器的儀表必然會超出滿刻度。為防止儀器損壞，應(yīng)將儀器的增益粗調(diào)旋鈕逆時針旋轉(zhuǎn)一檔或更多檔，以不超出滿刻度為標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)電壓降至測量電壓時，再將增益粗調(diào)開關(guān)順時針旋轉(zhuǎn)一檔或更多檔，以便記錄測量值； .校正電量發(fā)生器校正完畢后，一定要從高壓端脫離，并關(guān)閉電源開關(guān)，且儀 器的增益細(xì)調(diào)旋鈕不可再調(diào)，在標(biāo)定時儀器放大器旋鈕的位置要與測量時保持一致。校正電量發(fā)生器使用后及時將調(diào)節(jié)電荷量的波段開關(guān)旋在關(guān)位置。 .因增益粗調(diào)開關(guān)每相鄰兩檔之間的關(guān)系

15、是十倍，且檔位有指示，故升壓后根 據(jù)放電量大小，可選擇合適量程。逆時針旋轉(zhuǎn)時，每降一檔量程擴(kuò)大十倍；反之， 順時針時，量程縮小十倍； .升壓過程一定要緩慢，同時監(jiān)視局放儀的輸出; .讀取視在放電量 值時應(yīng)以重復(fù)出現(xiàn)的、 穩(wěn)定的最高脈沖信號計(jì)算 視在放電量 真正的局放信號具有一定的對稱性和周期性，偶而出現(xiàn)的較高的脈沖可以忽略。 試驗(yàn)完畢后，應(yīng)對整個測試系統(tǒng)再進(jìn)行一次復(fù)查校正，驗(yàn)證是否與試驗(yàn)前所校正出的刻度系數(shù)相等，以免測試儀器或其它環(huán)節(jié)在試驗(yàn)過程中發(fā)生故障而使測試結(jié)果不對。如校正電量發(fā)生器工作時表頭指示在8V以下，則需充電，充電要適時，且時間要連續(xù)達(dá)到5小時。如校準(zhǔn)電量發(fā)生器常期未用，則每月補(bǔ)充

16、一次電。7數(shù)據(jù)表格.局部放電的測量放電起始電壓 放電熄滅電壓 放電脈沖高度 視在放電量實(shí)驗(yàn)次數(shù)(kV)(kV)(格)(pC)12平均值.回路靈敏度的標(biāo)定標(biāo)定脈沖電壓分度電容容量注入電荷量標(biāo)定脈沖高度標(biāo)定系數(shù)V)pF)pC)(pC/格).電暈放電的現(xiàn)象描述8 思考題 . 在實(shí)驗(yàn)中為什么要進(jìn)行回路靈敏度系數(shù)的校正？如果更換試品了，是否需要重新標(biāo)定？ . 為什么能用方波進(jìn)行回路靈敏度系數(shù)的標(biāo)定？C應(yīng)如何選擇?檢測的靈敏度。 . 試定性分析一下用脈沖電流法測量局部放電時，耦合電容Ck 的大小如何影響9 實(shí)驗(yàn)報告要求 . 根據(jù)標(biāo)定的結(jié)果計(jì)算試品的放電量。 . 根據(jù)測量得到的數(shù)據(jù)，繪制放電次數(shù)相位，和放電

17、量相位的關(guān)系圖。并分析放電大致發(fā)生在哪個相位。（如果未測局部放電的相位，此項(xiàng)可不作。） . 解釋所觀察到的電暈放電現(xiàn)象。10 局部放電圖譜分析局部放電典型波形，放電未出現(xiàn)在試驗(yàn)電壓的過峰值的一段相位上，每次放電的大小即放電脈沖的高度并不相等，且放電都出現(xiàn)在試驗(yàn)電壓絕對值上升部分的相位上。 ，高位尖端對地板的電暈（外部尖端電暈），先在負(fù)半周峰值處出現(xiàn)放電脈沖，隨電壓升高脈沖數(shù)增多，但幅值不變，電壓升的很高時正半周出現(xiàn)少量幅值很高的放電脈沖，正負(fù)半周很不對稱。波形如圖3，特別是僅在試驗(yàn)電壓的一個半波中出現(xiàn)，位于外施電壓的峰值部分，等幅值，等間距。電壓增加時，放電訊號波的根數(shù)增加，但幅值總不變。起因：高壓電極的尖端或邊緣對空氣中的放電。若干擾訊號