第4节局部放电的测量.ppt

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1、 绝缘中的局部放电是引起电介质老化的重要原因之一。测定电气设备在不同电压下的局部放电强度和发展趋势，就能判断绝缘内是否存在局部缺陷以及介质老化的速度和目前的状态。局部放电的基本概念，表征局部放电的重要参数。局部放电检测发展历史及测量方法综述。脉冲电流法的测量原理。一些局部放电测量仪器。第四节 局部放电的测量一、局部放电基本概念 绝缘内部气隙局部放电的等值电路如图4-9所示。电容上分到的电压 ，气隙放电电压 ，熄灭电压（剩余电压），局部放电的电流变化曲线见图4-10。gusUrUP88 图图4-9中，中，Cg代表气隙的电容，代表气隙的电容，Cb代表与气隙串联代表与气隙串联的那部分介质的电容，的那

2、部分介质的电容，Ca代表其余完好部分的介质电容，代表其余完好部分的介质电容，Z代表对应于气隙放电脉冲频率的电源阻抗。代表对应于气隙放电脉冲频率的电源阻抗。整个系统的总电容为：整个系统的总电容为：在电源电压在电源电压 的作用下，的作用下，Cg上分到的电压上分到的电压为为 当当ug达到该气隙的放电电压达到该气隙的放电电压Us时，气隙内发生火花时，气隙内发生火花放电；当放电；当Cg上的电压从上的电压从Us迅速下降到熄灭电压迅速下降到熄灭电压(也称剩也称剩余电压余电压)Ur时，火花熄灭，完成一次局部放电。在此期间时，火花熄灭，完成一次局部放电。在此期间出现一个对应的局部放电电流脉冲。这一放电过程的时出

3、现一个对应的局部放电电流脉冲。这一放电过程的时间很短，可认为瞬时完成。间很短，可认为瞬时完成。gbgbaCCCCCCtUumgsintUCCCumgbbgsin气隙每次放电所释出的电荷量为气隙每次放电所释出的电荷量为由于由于CaCb，所以，所以qr为真实放电量为真实放电量 气隙放电引起的压降为气隙放电引起的压降为(Ua-Ur)，则，则Ca上的电压变动为上的电压变动为视在放电量视在放电量q=(Ca+Cb)Ua=Cb(Us-Ur)由于由于CaCb所以所以qCa Ua 由上式相比较，得由上式相比较，得 rsbabagrUUCCCCCqrsbgrUUCCqrsbabaUUCCCUrbgbqCCCq 表

4、征局部放电的参数 （4-28）q既是发生局部放电时试品Ca所放掉的电荷，也是电容Cb上的电荷增量。（比真实放电量小得多）aaUCqp 视在放电量q其中 为试品电容，为气隙放电时，试品两端的压降。aCaU 指一次局部放电所消耗的能量。（432）p放电重复率（）在选定的时间间隔内测得的每秒发生放电脉冲的平均次数，表示局部放电的出现频率。与外加电压的大小有关，外加电压增大时，放电次数也随之增多。Np放电能量（）WiqUW21 其中 为视在放电量，为局部放电起始电压。qiUp其他参数 平均放电电流 放电的均方率 放电功率 局部放电起始电压 局部放电熄灭电压 二、局部放电检测方法综述二、局部放电检测方法

5、综述局部放电检测分：电气检测和非电检测局部放电检测分：电气检测和非电检测非电气检测非电气检测噪声检测法：目前主要用超声波探测仪检测，特噪声检测法：目前主要用超声波探测仪检测，特点是抗干扰能力强，使用方便，可以在运行中或点是抗干扰能力强，使用方便，可以在运行中或耐压试验时检测局部放电，适合预防性试验的要耐压试验时检测局部放电，适合预防性试验的要求。求。光检测法：当发生沿面放电和电晕放电时常用该光检测法：当发生沿面放电和电晕放电时常用该法。法。化学分析法：用气相色谱仪对绝缘油中溶解的气化学分析法：用气相色谱仪对绝缘油中溶解的气体进行色谱分析。通过分析绝缘油中溶解气体的体进行色谱分析。通过分析绝缘油

6、中溶解气体的成分和含量，能够判断设备内部隐藏的缺陷类型。成分和含量，能够判断设备内部隐藏的缺陷类型。优点：能发现充油电气设备中一些用其他试验方优点：能发现充油电气设备中一些用其他试验方法不易发现的局部性缺陷（包括局部放电）法不易发现的局部性缺陷（包括局部放电）p声检测法声检测法 介质中发生局部放电时，介质中发生局部放电时，其瞬时释放的能量将放电其瞬时释放的能量将放电源周围的介质加热使其蒸源周围的介质加热使其蒸发，效果就像一个小爆炸。发，效果就像一个小爆炸。此时放电源如同一个声源，此时放电源如同一个声源，向外发出声波。由于放电向外发出声波。由于放电持续时间很短，所发射的持续时间很短，所发射的声波

7、频谱很宽，可达到数声波频谱很宽，可达到数MHzMHz。介绍一种声测法传感器 固体中常用传感器为测震仪（固体中常用传感器为测震仪（accelerometer）和声发射）和声发射（Acoustic Emission）传感器。测震仪有着平滑的频率）传感器。测震仪有着平滑的频率特性，测试频率可达特性，测试频率可达50kHz以上。声发射传感器有多个频段以上。声发射传感器有多个频段（30k1MHz），该传感器有很强的方向性，一般来说只），该传感器有很强的方向性，一般来说只能测试某个特定方向的声信号。能测试某个特定方向的声信号。Senaco AS100 声传感器声传感器 北京亚捷隆测控技术有限公司 抗电磁干

8、扰能力强 灵敏度不受试品电容的影响 能进行复杂设备放电源定位 在传播途径中衰减、畸变严重 基本不能反映放电量的大小 噪声检测法的特点p光检测法 采用光纤传感器，局部放电产生的声波压迫使得光纤性质改变，导致光纤输出信号改变，从而可以测得放电。光测法只能测试表面放电和电晕放电，在现场中光测法基本上没有直接应用。将光纤技术和声测法相结合提出了声-光测法。光纤传感器应用p化学分析法 目前局部放电电检测方法 脉冲电流法 无线电干扰电压法（RIV）射频检测法（RF）介质损耗分析法（DLA）超高频（UHF）检测法p电气检测法 脉冲电流法 测量视在放电量 介质损耗法 西林电桥 脉冲电流法测量原理 电气检测法的

9、发展 1925年，Schwaiger发现电晕放电的射频特性，由此 发展出1928年，基于电子束示波器技术，Lioyd和Starr等人设计出1954年，首台商用由Mole等人研制成功；1960年，基于平行四边形检测原理，Dakin等人设计出1975年，Lemke博士等人设计出局放测试仪，测试带宽达到10MHz;1978年，Tanaka Okamoto等人采用计算机技术建立1981年，Boggs、Fujimoto、Stone等人设计出1GHzTE571 局部放电测试仪TWPD-4多通道数字式局部放电综合分析仪 天威新域科技发展有限公司 小 结局部放电的检测已成为确定产品质量和进行绝缘预防性试验的重

10、要项目之一。试验内容包括测量视在放电量、放电重复率、局部放电起始电压和熄灭电压、放电的具体部位。表征局部放电的参数主要有：视在放电量、放电重复率、放电能量等。tg tg的在线监测的在线监测局部放电（局部放电（PDPD）的在线监测）的在线监测绝缘的在线监测离线监测的缺点：以上所述的绝缘预防性试验以上所述的绝缘预防性试验方法，都是电力设备处于离线情况下进行的。方法，都是电力设备处于离线情况下进行的。离线监测的缺点是：离线监测的缺点是：需停电进行，而不少重要的电力设备不能轻易地需停电进行，而不少重要的电力设备不能轻易地停止运行；停止运行；只能周期性进行而不能连续地随时监视，绝缘有只能周期性进行而不能

11、连续地随时监视，绝缘有可能在诊断期间发生故障；可能在诊断期间发生故障；停电后的设备状态，如作用电场及温升等和运行停电后的设备状态，如作用电场及温升等和运行中不相符合，影响诊断的正确性。譬如前述的绝中不相符合，影响诊断的正确性。譬如前述的绝缘缘tgtg检测，采用电桥法时，由于标准电容器的检测，采用电桥法时，由于标准电容器的额定电压的限制，一般只加到额定电压的限制，一般只加到10kV10kV，这对于，这对于220 220 kVkV500 kV500 kV的电力设备而言，电压是很低的的电力设备而言，电压是很低的 在线监测和诊断的优缺点：在线监测和诊在线监测和诊断是电力设备在运行状态下进行的，故可避免

12、离线断是电力设备在运行状态下进行的，故可避免离线监测及诊断的上述缺点，可使判断更加准确。监测及诊断的上述缺点，可使判断更加准确。自自7070年代以来，随着传感、信息处理及电子计年代以来，随着传感、信息处理及电子计算机技术的快速发展，在线监测和诊断技术也得到算机技术的快速发展，在线监测和诊断技术也得到迅速的发展。根据在线监测和诊断的结论，还可以迅速的发展。根据在线监测和诊断的结论，还可以做到有的放矢地进行维修，这种维修称为预知性维做到有的放矢地进行维修，这种维修称为预知性维修。修。在线监测和诊断技术的不足是投资费用较大，只在线监测和诊断技术的不足是投资费用较大，只适用于大型和重要设备及变电所适用

13、于大型和重要设备及变电所 tg的在线监测 1.电桥法 在线监测在线监测tgtg时，仍可用前述的西林电桥测量方法。但时，仍可用前述的西林电桥测量方法。但由于原来应用在电桥中的标准电容器的工作电压大多仅为由于原来应用在电桥中的标准电容器的工作电压大多仅为10kV10kV，因此对于较高电压的现场电力设备的测量，需引入一，因此对于较高电压的现场电力设备的测量，需引入一电压互感器电压互感器PTPT降压，以适应标准电容器的额定电压降压，以适应标准电容器的额定电压 电桥法在线监测tg原理图CX试品 Co标准电容器 PT电压互感器 G指零仪 角差：互感器所带来的角差，可通过互感器所带来的角差，可通过RCRC移

14、相电路移相电路予以校正。然而角差会随负载大小等因素的影响予以校正。然而角差会随负载大小等因素的影响有所变动，所以校正也不可能是很理想的。电桥有所变动，所以校正也不可能是很理想的。电桥中中R R3 3、C C4 4的调节可以手动，也可以自动。由于是的调节可以手动，也可以自动。由于是有触头的调节，为了长年的使用，必须选择十分有触头的调节，为了长年的使用，必须选择十分可靠的可靠的R R3 3、C C4 4可调节元件可调节元件 电桥法在线监测tg原理图CX X试品 Co标准电容器 PT电压互感器 G指零仪 2.计数脉冲测相位差法这是一种直接测量介质损失这是一种直接测量介质损失角角的方法。一般情况下，的

15、方法。一般情况下，角很小，所以可以用测出角很小，所以可以用测出的的来代表来代表tgtg即：即：tgtg（/2）脉冲测相位差法原理波形图3.全数字测量法又称数字积分法。这是一种用又称数字积分法。这是一种用A/DA/D转换器分别对电转换器分别对电压和电流波形进行数字采集，然后根据付里叶分压和电流波形进行数字采集，然后根据付里叶分析法的原理，进行数字运算，最终可求得析法的原理，进行数字运算，最终可求得tgtg值值 局部放电（PD）的在线监测电力变压器PD的在线声电联合监测CD电流脉冲检测器 MC超声压力传感器 RC罗戈夫斯基线圈声电信号图形识别电力变压器PD在线监测时所获得的电流脉冲及超声信号 现场

16、带电测量的灵敏度实验室：IEC要求新生产的要求新生产的300 kV变压器在制变压器在制造厂的实验室里试验时，造厂的实验室里试验时，PD的视在放电量应小于的视在放电量应小于300500 pC现场带电：现场大变压器的现场大变压器的PDPD量在量在10000 pC10000 pC时，即应引起严重关切。所以时，即应引起严重关切。所以PDPD的监测灵敏度至的监测灵敏度至少应达到少应达到5000 pC5000 pC。然而即使是这样一个要求。在。然而即使是这样一个要求。在在线测量时，也并非一定能够实现的在线测量时，也并非一定能够实现的 伴随局部放电会出现多种现象：包括电、光、噪声、气压变化、化学变化等。局部放电的检测方法很多，包括非电检测和电气检测两大类。主要介绍了脉冲电流法的测量原理，另外介绍了噪声检测法、光检测法、化学分析法、超高频检测法等。