破壞性試驗(yàn)-局部放電的測(cè)量（高電壓技術(shù)課件）

局部放電的測(cè)量

變壓器超聲波法定位

超聲波法定位

變壓器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜而龐大，定位問(wèn)題顯得更為突出。目前已提出了很多方法，其中最主要的是電測(cè)法的多端測(cè)量定位和聲測(cè)法定位兩種方法。局部放電產(chǎn)生的超聲波在媒質(zhì)中是定向傳播，可以通過(guò)各種方法從測(cè)得的超聲波信號(hào)來(lái)作圖或計(jì)算出放電的位置。（1）多點(diǎn)測(cè)量計(jì)算方法

在變壓器外殼的同一側(cè)面上，安放m個(gè)接收超聲波信息的探頭，用直角空間坐標(biāo)標(biāo)明各探頭及放電源的位置，如x1、x2和x3為局部放電點(diǎn)的坐標(biāo)，如xi1、xi2和xi3為第i個(gè)探頭所在位置的坐標(biāo)。設(shè)xi4為第i個(gè)探頭接收到的超聲波信號(hào)的時(shí)延，x4為等值波速度，于是m個(gè)測(cè)量點(diǎn)可以列出m個(gè)方程在這組方程中，要求出四個(gè)未知的變量，即x1、x2、x3和x4，可以采用迭代法，由計(jì)算機(jī)求出方程組的最小二乘法最優(yōu)解。這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)是波速不取固定數(shù)而由計(jì)算得出。要取得比較準(zhǔn)確的結(jié)果，探頭數(shù)不能太少，一般要取20個(gè)左右。（2）作圖法

根據(jù)測(cè)量探頭的位置和放電信號(hào)到達(dá)各探頭的時(shí)延的差別，用作圖的方法來(lái)確定放電的位置，由于測(cè)試的方法不同，作圖法又可分為好幾種，這里列舉兩種主要的。一種是用兩個(gè)探頭同時(shí)接收超聲波信號(hào)，移動(dòng)其中的一個(gè)探頭，使超聲波信號(hào)同時(shí)到達(dá)兩個(gè)探頭，假定超聲波傳播到這兩個(gè)探頭的速度也相等，則可以判斷放電點(diǎn)發(fā)生在通過(guò)兩個(gè)探頭連線的中點(diǎn)，并與連線垂直的平面上。如圖所示，將一探頭固定在位置①，移動(dòng)另一部探頭到位置②時(shí)，兩個(gè)探頭接收到的超聲波信號(hào)時(shí)延相等，則放電可能在ABCD平面上，因?yàn)樵谶@個(gè)平面上的任何一點(diǎn)，到①、②兩點(diǎn)的距離都是相等的；然后，將探頭移到位置③、④，若接收到的超聲波信號(hào)時(shí)延相等，則放電發(fā)生在EFGH面上，但放電點(diǎn)是同一個(gè)，它同時(shí)存在于這兩個(gè)面上，說(shuō)明它只可能發(fā)生在這兩個(gè)面的相交線上，最后，再把探頭放在BC線上的位置⑤、⑥，同樣可以測(cè)得放電發(fā)生在IJKL面上，于是最后可以確定這三個(gè)面的交點(diǎn)P就是放電的位置。

如果超聲波從P點(diǎn)傳播到m點(diǎn)的等效速度v是已知的，則只要測(cè)出傳播到m點(diǎn)的時(shí)延tm,就可以計(jì)算出P點(diǎn)位置，而不必在⑤、⑥兩點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量或者測(cè)得出超聲波傳播到m點(diǎn)和n點(diǎn)的時(shí)延差值Δt，也可按下式計(jì)算出另一種方法是用多探頭做V形圖。在變壓器的一側(cè)，沿著兩條相互垂直的x軸、y軸上安放若干個(gè)探頭，每個(gè)探頭測(cè)得的超聲波信號(hào)時(shí)延為t，再以x軸為水平軸，t軸為其垂直軸，可畫(huà)一條V形曲線，如圖所示。若超聲波從放電源傳播到各探頭的速度都相同，則V形曲線的最低點(diǎn)xp,即放電距離x軸的最近點(diǎn)，放電必發(fā)生在通過(guò)該點(diǎn)與x軸垂直的平面上。同樣的方法可以測(cè)得并畫(huà)出對(duì)應(yīng)于y軸的V形曲線，由此亦可找到通過(guò)最近點(diǎn)yp，并與y軸垂直的平面，于是放電點(diǎn)要同時(shí)發(fā)生在這兩個(gè)平面上，則只可能落在兩個(gè)平面的相交線mn上?，F(xiàn)假設(shè)放電發(fā)生在p點(diǎn)上，超聲波從p點(diǎn)傳播到xp和yp的速度為v，對(duì)應(yīng)的時(shí)延為txp和typ，則可分別在兩個(gè)平面上各做直角三角形mpyp和mpxp，其中ypm=xp，p=vtyp，mxp=，pxp=vtxp，于是所以包含的幾何位置及時(shí)延都可以測(cè)出，無(wú)需知道超聲波的傳播速度，但必須滿足傳到各探頭的速度是相同的。

通過(guò)本知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握局部放電定位的問(wèn)題，為今后的課程學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。局部放電的測(cè)量

變壓器多端測(cè)量定位

多端測(cè)量定位

變壓器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜而龐大，定位問(wèn)題顯得更為突出。目前已提出了很多方法，其中最主要的是電測(cè)法的多端測(cè)量定位和聲測(cè)法定位兩種方法。電力變壓器具有很多端子，如圖所示。圖中E、F為低壓繞組的接頭；A、B分別高壓繞組的高壓和中壓抽頭，C為高壓繞組的末端，M為套管的末屏抽頭（測(cè)量用的抽頭）；Z1、Z2、Z3都是檢測(cè)阻抗；D1、D2、D3都是局部放電檢測(cè)儀；P為校正脈沖發(fā)生器。由于局部放電產(chǎn)生的脈沖波通過(guò)繞組轉(zhuǎn)送到各測(cè)量端時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的衰減，所以在各測(cè)量端上將會(huì)測(cè)得大小不同的局部放電信號(hào)。先用校正脈沖代表局部放電產(chǎn)生的脈沖，將此脈沖從不同的位置注入，在不同測(cè)量端上就會(huì)得到不同的響應(yīng)，如在檢測(cè)儀器D1上測(cè)得的響應(yīng)為а1，在D2上測(cè)得а2，在D3上測(cè)得а3，取它們之間的比值k1=a1/a2、k2=a2/a3、k3=a3/a1。當(dāng)校正脈沖是從高壓端對(duì)地注入時(shí)測(cè)得的響應(yīng)比值記為kA1、kA2和kA3。從低壓端對(duì)地注入時(shí)，測(cè)得的響應(yīng)比值記為kE1、kE2和kE3，以此類推，可以將校正脈沖從不同位置注入時(shí)，測(cè)得的響應(yīng)比值列一個(gè)表，見(jiàn)表表13-1響應(yīng)比值表注入端比值A(chǔ)OBOEOAEk1k2k3kA1kA2kA3kB1kB2kB3kE1kE2kE3kAE1kAE2kAE3在變壓器進(jìn)行局部放電試驗(yàn)時(shí)，假定測(cè)量系統(tǒng)的靈敏度保持一定，測(cè)得的響應(yīng)分別為ax1、ax2和ax2，則可求得響應(yīng)比值為kx1=ax1/ax2、kx2=ax2/ax3、kx3=ax3/ax1，將這一組響應(yīng)比值與表中各列的響應(yīng)比值相比，與哪一列的比值比較接近，放電就可能發(fā)生在靠近該校正脈沖注入的位置。假如kx1、kx2和kx3分別與kA1、kA2和kA3很接近，則放電信號(hào)傳送到各測(cè)量端的衰減才會(huì)是相同的，也就是響應(yīng)比值k才會(huì)是相同的。對(duì)于同一型號(hào)的變壓器，可以用同一個(gè)響應(yīng)比值表在確定了放電位置之后，就應(yīng)在代表放電位置的校正脈沖注入端上注入已知電荷q0，并在靠近的檢測(cè)阻抗上，如在Z2上，讀取相應(yīng)讀數(shù)a2，則分度系數(shù)k=q0/a2。在變壓器試驗(yàn)中出現(xiàn)的局部放電，也必須同樣選取在Z2上的相應(yīng)讀數(shù)a2x，經(jīng)過(guò)這樣定量測(cè)得的視在放電電荷量比較接近實(shí)際放電電荷量。

通過(guò)本知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握局部放電定位的問(wèn)題，為今后的課程學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。局部放電的測(cè)量

局部放電試驗(yàn)的步驟

局部放電試驗(yàn)的步驟

局部放電試驗(yàn)是非破壞性試驗(yàn)項(xiàng)目，從試驗(yàn)順序而言，應(yīng)放在所有絕緣試驗(yàn)之后。通常是以工頻耐壓作為預(yù)激磁電壓持續(xù)數(shù)秒，然后降到局部放電試驗(yàn)電壓(一般為Um/的倍數(shù)，變壓器為1.5倍，互感器為1.1～1.2倍)，持續(xù)時(shí)間幾分鐘，測(cè)局部放電量；預(yù)激磁電壓是模擬運(yùn)行中過(guò)電壓，預(yù)激磁電壓激發(fā)的局部放電量不應(yīng)由局部放電試驗(yàn)電壓所延續(xù)，概念是系統(tǒng)上有過(guò)電壓時(shí)所激發(fā)的局部放電量不會(huì)由長(zhǎng)期工作電壓所延續(xù)。這一方法是使變壓器或互感器在Um/長(zhǎng)期工作電壓下無(wú)局部放電量，以保證變壓器能安全運(yùn)行，使局部放電起始電壓與局部放電熄滅電壓都能高于Um/。具體步驟:1.選擇試驗(yàn)線路確定試驗(yàn)電源局部放電試驗(yàn)回路的連接方法見(jiàn)本章第六節(jié)，對(duì)試驗(yàn)電源的要求如下：變壓器：一般采用50Hz的倍頻或其它合適的頻率。三相變壓器可三相勵(lì)磁，也可單相勵(lì)磁。電流互感器：一般可選用頻率為50Hz的試驗(yàn)電源。電壓互感器：為防止勵(lì)磁電流過(guò)大，電壓互感器試驗(yàn)的預(yù)加電壓，推薦采用150Hz或其它合適的頻率作為試驗(yàn)電源。一般可采用電動(dòng)機(jī)—發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的中頻電源，三相電源變壓器開(kāi)口三角接線產(chǎn)生的150Hz電源，或其它形式產(chǎn)生的中頻電源。當(dāng)采用磁飽和式三倍頻發(fā)生器作電源時(shí)，因容易造成波形嚴(yán)重畸變，使峰值與真有效值電壓之間的幅值關(guān)系不是倍的倍數(shù)關(guān)系，可能造成一次繞組實(shí)際電壓峰值過(guò)高，造成試品損壞，故必須在被試品的高壓側(cè)接峰值電壓表監(jiān)測(cè)電壓。電壓波形應(yīng)接近正弦形。當(dāng)波形畸變時(shí),應(yīng)以峰值除以作為試驗(yàn)電壓值。2．確定局放允許水平選擇標(biāo)準(zhǔn)脈沖進(jìn)行校準(zhǔn)依據(jù)DL/T596-1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》和有關(guān)反事故技術(shù)措施之規(guī)定，結(jié)合1997年以來(lái)新頒布的相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確定試品的局部放電允許水平（試驗(yàn)判據(jù)）。確定試驗(yàn)判據(jù)以后，可選擇標(biāo)準(zhǔn)脈沖進(jìn)行試驗(yàn)回路的校準(zhǔn)。如局放允許水平為100PC，也可選擇100PC標(biāo)準(zhǔn)脈沖進(jìn)行校準(zhǔn)3．加壓測(cè)量（1）變壓器試驗(yàn)：

試驗(yàn)電壓應(yīng)在不大于1/3規(guī)定測(cè)量電壓下接通電源，再開(kāi)始緩慢均勻上升至規(guī)定測(cè)量電壓，保持5分鐘；然后試驗(yàn)電壓升到預(yù)加電壓，5秒后降到規(guī)定測(cè)量電壓，30分鐘無(wú)上升趨勢(shì)時(shí)即可降低電壓到1/3測(cè)量電壓以下，方能切除電源。如對(duì)所測(cè)量的局放不穩(wěn)定的變壓器，應(yīng)延長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間，在不危及變壓器安全的前提下，達(dá)到局放穩(wěn)定時(shí)為止。對(duì)局放大的變壓器，應(yīng)測(cè)量局放的起始放電電壓和熄滅電壓，以便確定故障的性質(zhì)。起始放電電壓：電壓從低值緩慢均勻上升，一直到放電量剛剛超過(guò)局放規(guī)定值，此時(shí)所加電壓即為起始放電電壓熄滅電壓：當(dāng)電壓升過(guò)起始放電電壓后（一般高10℅），然后將電壓緩慢均勻下降，直到放電量剛剛小于局放規(guī)定值，此時(shí)所加電壓即為熄滅電壓，（2）互感器試驗(yàn)：試驗(yàn)電壓應(yīng)在不大于1/3規(guī)定測(cè)量電壓下接通電源，再開(kāi)始緩慢均勻上升到預(yù)加電壓保持10秒后，降到規(guī)定測(cè)量電壓，保持1分鐘以上，再讀取放電量；最后降至1/3測(cè)量電壓以下，方能切除電源。4．局部放電的觀測(cè) 讀取視在放電量值時(shí)應(yīng)以重復(fù)出現(xiàn)的、穩(wěn)定的最高脈沖訊號(hào)計(jì)算視在放電量，偶爾出現(xiàn)的較高的脈沖可以忽略。測(cè)量回路的背景噪音水平應(yīng)低于允許放電水平的50%。當(dāng)試品的允許放電水平為10pc或以下時(shí),背景噪音水平可達(dá)到允許放電水平的100%。

通過(guò)本知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握局部放電測(cè)量的步驟，為今后的課程學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。局部放電的測(cè)量

測(cè)量局部放電的方法

測(cè)量局部放電的方法

局部放電的產(chǎn)生，總是伴隨著高頻脈沖、電磁輻射、介質(zhì)損耗、聲、光、熱和化學(xué)過(guò)程等現(xiàn)象。對(duì)絕緣內(nèi)局部放電的探測(cè)，可根據(jù)這些不同的現(xiàn)象采用相應(yīng)的方法來(lái)測(cè)量。局部放電的測(cè)量都是根據(jù)局部放電過(guò)程所產(chǎn)生的物理和化學(xué)效應(yīng)，通過(guò)測(cè)量局部放電所產(chǎn)生的電荷交換、能量的損耗、放射的電磁波、發(fā)出的聲和光以及生成一些新的生成物的信息，來(lái)表征局部放電的狀態(tài)。這些信息中有電信息和非電信息兩大類，由此可分為電氣法和非電氣法兩大類。電氣法測(cè)量局部放電有脈沖電流法、介質(zhì)損耗法、電磁輻射法。非電氣法測(cè)量局部放電有聲波法、測(cè)光法、測(cè)熱法、物理化學(xué)法。以下我們介紹兩種常用方法。1.脈沖電流法

脈沖電流法可以根據(jù)局部放電的等效電路來(lái)校定視在放電電荷，而且測(cè)量的靈敏度高，是目前應(yīng)用最廣，也是IEC和我國(guó)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)推薦的方法。（1）測(cè)量原理絕緣體的某一區(qū)域發(fā)生局部放電時(shí)，絕緣體的兩端（即試品施加電壓的兩端）就會(huì)有瞬變（脈沖）電荷電荷q（視在放電電荷）出現(xiàn)，用一個(gè)耦合電容器和檢測(cè)阻抗Z與試品連接成一個(gè)回路，如圖所示?；芈愤B接的方式有兩種，一種直測(cè)法，如圖(a)所示；另一種是平衡法（或稱橋式），如圖(b)所示。后者是把檢測(cè)阻抗分為Za,Zb兩部分，并在其中點(diǎn)接地。不論是哪一種方式，在檢測(cè)阻抗兩端采集到的ud總是與試品的視在放電電荷q存在一定的關(guān)系。（2）測(cè)試線路與裝置，隔離變壓器：這種變壓器在一次和二次兩個(gè)繞組之間附加兩層金屬屏蔽層，靠近一次繞組的就和一次繞組的末端相連接；靠近二次繞組的就和二次繞組末端相連接。這就把兩個(gè)繞組隔離，使從電源進(jìn)來(lái)的高頻干擾不會(huì)通過(guò)原有的一次和二次繞組間的電容直接傳送到二次繞組，從電源地線來(lái)的干擾也不會(huì)傳入測(cè)試回路。兩個(gè)繞組的匝數(shù)比一般是1：1，有時(shí)為了同時(shí)起降壓作用，即把進(jìn)線高壓（如6kV，10kV）變?yōu)闇y(cè)試系統(tǒng)用的低電壓（如220V，380V），也可設(shè)計(jì)其他適當(dāng)?shù)淖儽取Ｕ{(diào)壓器：在局部放電測(cè)量中，對(duì)不同的試品要施加不同的電壓，同時(shí)在高壓試驗(yàn)中，為了避免出現(xiàn)操作過(guò)電壓，一般都要求從較低電壓下開(kāi)始逐步升高電壓。因此需要調(diào)壓器。試驗(yàn)變壓器：局部放電測(cè)量都是在試品承受高壓下進(jìn)行的，試驗(yàn)變壓器就是能把低電壓升為高電壓的升壓變壓器，它與一般試驗(yàn)變壓器不同的是本身不應(yīng)發(fā)生局部放電，或放電量小于被測(cè)試品允許放電量的一半，故也稱無(wú)局放試驗(yàn)變壓器。濾波器：低壓濾波器在低壓側(cè)，高壓濾波器接在高壓側(cè)。兩者都是低通濾波器，通頻帶截止頻率一般取5kHZ以下，因?yàn)闇y(cè)量局部放電信號(hào)的頻率一般取10kHZ以上。前者是用來(lái)濾掉從電源進(jìn)來(lái)的高頻干擾及調(diào)壓器產(chǎn)生的高次諧波，后者除了進(jìn)一步阻塞電源進(jìn)來(lái)的高頻干擾之外，還可以阻塞試驗(yàn)變壓器本身產(chǎn)生的局部放電信號(hào)，同時(shí)也能阻塞試品的局部放電信號(hào)通向試驗(yàn)變壓器的入口電容，以免被測(cè)信號(hào)旁路而降低測(cè)量的靈敏度。這種濾波器最常用的由電感L及電容C組成的濾波器，通頻帶截止頻率可以按下式估算保護(hù)電阻：保護(hù)電阻是用來(lái)限制萬(wàn)一變壓器負(fù)載短路時(shí)的電流，以免因試品擊穿或耦合電容器、濾波器等短路而燒壞變壓器，同時(shí)也可以改善負(fù)載短路時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓在變壓器繞組上的電位分布，避免損壞變壓器。耦合電容器：耦合電容器的作用，一方面是把試品的放電信號(hào)耦合到檢測(cè)阻抗上來(lái)；另一方面是承受工頻高壓，使檢測(cè)阻抗上的工頻電壓降到很?。ㄒ话闶窃?0V以下），以保證人身及儀器安全。由于放電脈沖信號(hào)頻率很高，對(duì)于這種信號(hào)，耦合電容器的阻抗Zk比檢測(cè)阻抗Zd小很多，因此絕大部分信號(hào)被檢測(cè)阻抗拾??；而對(duì)于工頻電壓，>>所以絕大部分工頻電壓降落在上。耦合電容器本身不應(yīng)出現(xiàn)局部放電。檢測(cè)阻抗：檢測(cè)阻抗共分為多個(gè)類型，在檢測(cè)微弱放電信號(hào)時(shí)，應(yīng)選擇合適的檢測(cè)阻抗，以保證足夠的靈敏度。檢測(cè)儀器：一種數(shù)字式測(cè)試系統(tǒng)，具有兩個(gè)、四個(gè)或六個(gè)測(cè)試輸入通道，每個(gè)通道相互獨(dú)立，帶有獨(dú)立的放大電路、濾波系統(tǒng)和獨(dú)立的12位高速A/D轉(zhuǎn)換器，每個(gè)通道具有幾兆緩存。每個(gè)輸入通道都由計(jì)算機(jī)控制，可同時(shí)進(jìn)行信號(hào)采集。2．超聲波法當(dāng)電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，在放電處產(chǎn)生了超聲波，向四周傳播開(kāi)來(lái)，一直到電氣設(shè)備容器的表面。在設(shè)備的外壁，例如套管、互感器的瓷套外表面放上壓電元件，在交變壓力波的作用下，具有壓電效應(yīng)的晶體便產(chǎn)生交變的彈性變形，晶體沿受力方向的兩個(gè)端面上便會(huì)出現(xiàn)交變的約束電荷。這一表面束縛電荷的變化便引起了端部金屬電極上電荷的變化或在外電路中引起交變電流。這是壓力波轉(zhuǎn)化為電氣量的過(guò)程，然后可對(duì)電氣量進(jìn)行測(cè)量。

通過(guò)本知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握局部放電測(cè)量的方法，為今后的課程學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。局部放電的測(cè)量

測(cè)量局部放電的目的

測(cè)量局部放電的目的

局部放電分散發(fā)生在極微小的空間內(nèi)，所以它幾乎不影響當(dāng)時(shí)整體絕緣物的抗電強(qiáng)度。測(cè)量局部放電的目的局部放電時(shí)產(chǎn)生的電子、離子往復(fù)沖擊絕緣物，會(huì)使絕緣逐漸分解、破壞，分解出化學(xué)活動(dòng)的物質(zhì)（例如臭氧、氧化氮等），使絕緣物氧化、腐蝕；同時(shí)，使該處的局部電場(chǎng)畸變更大，進(jìn)一步加劇局部放電的強(qiáng)度；

測(cè)量局部放電的目的局部放電處也可能產(chǎn)生局部的高溫，使絕緣物老化破壞。繼而降低絕緣物的絕緣壽命或影響設(shè)備的安全運(yùn)行。測(cè)量局部放電的目的局部放電的危害程度，一方面決定于放電的強(qiáng)度和放電次數(shù)的多少；另一方面也決定于絕緣材料的耐放電性能和放電作用下絕緣的破壞機(jī)理。

通過(guò)本知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握局部放電測(cè)量的目的，為今后的課程學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。局部放電的測(cè)量

局部放電的定義

一、局部放電的定義

高壓電氣設(shè)備內(nèi)常用的固體絕緣物不可能做得十分純凈致密，難免會(huì)不同程度的包含一些分散性的異物，如各種雜質(zhì)、氣泡、空隙、水份和污穢等，有些是原材料不純所致，有些是運(yùn)行中絕緣物的老化、分解等過(guò)程中產(chǎn)生的，而且在運(yùn)行中這些缺陷還會(huì)逐漸發(fā)展。由于這些異物的電導(dǎo)和介電系數(shù)不同于絕緣物，故在外施電壓作用下電氣設(shè)備的電場(chǎng)強(qiáng)度往往是不相等的，當(dāng)異物局部區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到該區(qū)域介質(zhì)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，該區(qū)域就會(huì)出現(xiàn)放電，但這放電并沒(méi)有貫穿施加電壓的兩導(dǎo)體之間，即整個(gè)絕緣系統(tǒng)并沒(méi)有擊穿，仍然保持絕緣性能，這種現(xiàn)象稱為局部放電。

二、局部放電產(chǎn)生的效應(yīng)

局部放電是一種復(fù)雜的物理過(guò)程，有電、聲、光、熱等效應(yīng)，還會(huì)產(chǎn)生各種生成物。從電學(xué)特性方面分析，產(chǎn)生放電時(shí)，在放電處有電荷交換、有電磁波輻射、有能量損耗。最引人注目的是反映到試品施加電壓的兩端，有微弱的脈沖電壓出現(xiàn)。局部放電會(huì)逐漸腐蝕、損壞絕緣材料，使放電區(qū)域不斷擴(kuò)大，最終導(dǎo)致整個(gè)絕緣體擊穿。因此必需把局部放電限制在一定水平之下。高電壓電工設(shè)備都把局部放電的測(cè)量列為檢查產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)，產(chǎn)品不但出廠時(shí)要做局部放電試驗(yàn)，而且在投入運(yùn)行之后還要經(jīng)常進(jìn)行測(cè)量。

通過(guò)本知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握局部放電的概念及危害，為今后的課程學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。局部放電的測(cè)量

局部放電的類型

局部放電的類型

局部放電是一種復(fù)雜的物理過(guò)程，有電、聲、光、熱等效應(yīng)，還會(huì)產(chǎn)生各種生成物。從電學(xué)特性方面分析，產(chǎn)生放電時(shí)，在放電處有電荷交換、有電磁波輻射、有能量損耗。最引人注目的是反映到試品施加電壓的兩端，有微弱的脈沖電壓出現(xiàn)。1.內(nèi)部局部放電發(fā)生的絕緣內(nèi)部的局部放電如圖所示如圖所示，當(dāng)工頻高壓施加于這個(gè)絕緣體的兩端時(shí)，如果氣泡上承受的電壓沒(méi)有達(dá)到氣泡的擊穿電壓，則氣泡上的電壓就隨外加電壓的變化而變化。若外加電壓足夠高，則當(dāng)上升到氣泡的擊穿電壓時(shí)，氣泡發(fā)生放電，放電過(guò)程使大量中性氣體分子電離，變成正離子和電子或負(fù)離子，形成了大量的空間電荷。這些空間電荷，在外加電場(chǎng)作用下遷移到氣泡壁上，形成了與外加電場(chǎng)方向相反的電壓，如圖所示，這時(shí)氣泡上的剩余電壓應(yīng)是兩者的疊加結(jié)果即氣泡上的實(shí)際電壓小于氣泡的擊穿電壓，于是氣泡的放電暫停。氣泡上的電壓又隨外加電壓的上升而上升，直到重新到達(dá)時(shí)，又出現(xiàn)第二次放電。第二次放電過(guò)程產(chǎn)生的空間電荷，同樣又建立起反向電壓，假定第一次的放電累積的電荷都沒(méi)有泄漏掉，這時(shí)氣泡中反向電壓為又使氣泡上實(shí)際的電壓下降到Ｕr，于是放電又暫停。之后氣泡上的電壓又隨外加電壓上升而上升，當(dāng)它達(dá)到時(shí)又產(chǎn)生放電。這樣在外加電壓達(dá)到峰值前，若放電n次，則放電產(chǎn)生的空間電荷所建立的內(nèi)部電壓為。在外加電壓過(guò)峰值后，開(kāi)始下降，當(dāng)氣泡上的電壓達(dá)到時(shí)，即時(shí)，氣泡又發(fā)生放電，但這時(shí)放電產(chǎn)生的空間電荷的移動(dòng)方向，決定于內(nèi)部空間電荷所建立的電場(chǎng)方向，于是中和掉一部分原來(lái)累積的電荷，使內(nèi)部電壓減少了一個(gè)。氣隙上的電壓降達(dá)到時(shí)，放電又暫停。之后氣隙上的電壓又隨外加電壓下降向負(fù)值升高，直到重新達(dá)到-時(shí)，放電又重新發(fā)生。假定每次放電產(chǎn)生的都一樣，并且，則當(dāng)外加電壓（瞬時(shí)值）過(guò)零時(shí)放電產(chǎn)生的電荷都消失，于是在外加電壓的下半周期，重新開(kāi)始一個(gè)新的放電周期。通常介質(zhì)內(nèi)部氣泡的放電，在正負(fù)兩個(gè)半周內(nèi)基本上是相同的，在示波屏上可以看到正負(fù)半周放電脈沖基本上是對(duì)稱的圖形，如圖2.表面局部放電絕緣體表面的局部放電過(guò)程與內(nèi)部放電過(guò)程是基本相似的，如圖13-4所示。只要把電極與介質(zhì)表面之間發(fā)生放電的區(qū)域所構(gòu)成的電容記為，與此放電區(qū)域串聯(lián)部分介質(zhì)的電容記為，其他部分介質(zhì)的電容記為，則上述的等效電路及放電過(guò)程同樣適用于表面局部放電。不同的是現(xiàn)在的氣隙只有一邊是介質(zhì)，而另一邊是導(dǎo)體，放電產(chǎn)生的電荷只能累積在介質(zhì)的一邊，因此累積的電荷少了，更不容易在外加電壓絕對(duì)值的下降相位上出現(xiàn)放電。另外，如果電極系統(tǒng)是不對(duì)稱的，放電只發(fā)生在其中的一個(gè)電極的邊緣，則出現(xiàn)在放電圖形是不對(duì)稱的.當(dāng)放電的電極是接高壓、不放電的電極是接地時(shí)，在施加電壓的負(fù)半周時(shí)放電量少，放電次數(shù)多；而正半周時(shí)放電量大，而次數(shù)少，如圖所示。這是因?yàn)閷?dǎo)體在負(fù)極性時(shí)容易發(fā)射電子，同時(shí)正離子撞擊陰極產(chǎn)生二次電子發(fā)射，使得電極周圍氣體的起始放電電壓低，因而放電次數(shù)多而放電量小。如果將放電的電極接地，不放電的電極接高壓，則放電的圖形也反過(guò)來(lái)，即正半周放電脈沖是小而多，負(fù)半周放電脈沖是大而少。若電極是對(duì)稱的，即兩個(gè)電極邊緣場(chǎng)強(qiáng)是一樣的，那么放電的圖形也是對(duì)稱的，即正負(fù)兩半周的放電基本上相同。3.電暈放電電暈放電是發(fā)生在導(dǎo)體周圍全是氣體的情況下，氣體中的分子是自由移動(dòng)的，放電產(chǎn)生的帶電質(zhì)點(diǎn)也不會(huì)固定在空間的某一位置上，因此放電過(guò)程與上述固體或液體絕緣中含有氣泡的放電過(guò)程不同。以針對(duì)板的電極系統(tǒng)為例，如圖（a）所示，在針尖附近就發(fā)生放電，由于在負(fù)極性時(shí)容易發(fā)射電子，同時(shí)正離子撞擊陰極發(fā)生二次電子發(fā)射，使得放電總是在針尖為負(fù)極性時(shí)先出現(xiàn)，這時(shí)正離子很快移向針尖電極而復(fù)合，電子在移向平板電極過(guò)程中，附著于中性分子而成為負(fù)離子，負(fù)離子遷移的速度較慢，眾多的負(fù)離子移向平板電極，隨外加電壓上升，針尖附近的電場(chǎng)又升高到氣體的擊穿場(chǎng)強(qiáng)，于是又出現(xiàn)第二次放電。這樣，電暈的放電脈沖就出現(xiàn)在外加電壓負(fù)半周的90°相位的附近，幾乎是對(duì)稱于90°，出現(xiàn)的放電