1、第第1010講講 絕緣的非破壞性實驗二絕緣的非破壞性實驗二一、部分放電1. 部分放電的概念： Partial Discharge,簡稱為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)生的部分的反復(fù)擊穿和熄滅景象。2. 部分放電的危害： 部分放電發(fā)生在一個或幾個絕緣內(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)備的短時絕緣強(qiáng)度。部分放電產(chǎn)生的一些不良效應(yīng)，如不良化合物的產(chǎn)生，就可以漸漸地?fù)p壞絕緣，最后可導(dǎo)致整個絕緣被擊穿，發(fā)生突發(fā)性缺點(diǎn)。4.3 4.3 部分放電丈量部分放電丈量3.部分放電的特點(diǎn)： 當(dāng)介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生部分放電時，伴隨著發(fā)生許多景象。有些屬于電的：如電脈沖的產(chǎn)生，介質(zhì)損

2、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.部分放電的檢測： 這些景象都可以用來判別部分放電能否存在，因此檢測的方法也可以分為電的和非電的兩類。丈量部分放電的幾種方法丈量部分放電的幾種方法絕緣油的氣相色譜分析法：這項實驗是經(jīng)過檢查電氣設(shè)絕緣油的氣相色譜分析法：這項實驗是經(jīng)過檢查電氣設(shè)備油樣內(nèi)所含的氣體組成的含量來判別設(shè)備內(nèi)部的隱藏備油樣內(nèi)所含的氣體組成的含量來判別設(shè)備內(nèi)部的隱藏缺陷。缺陷。超聲波探測法：在電氣設(shè)備外壁放上由壓電元件和前置超聲波探測法：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器，用以探測部分放電所呵斥放大器組成的超聲波探測器，

3、用以探測部分放電所呵斥的超聲波，從而了解有無部分放電的發(fā)生，粗測其強(qiáng)度的超聲波，從而了解有無部分放電的發(fā)生，粗測其強(qiáng)度和發(fā)生的部位。和發(fā)生的部位。脈沖電流法：測脈沖電流法：測PDPD所構(gòu)成的脈沖電流大小以判別絕緣所構(gòu)成的脈沖電流大小以判別絕緣PDPD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)定了定量的目的。中已規(guī)定了定量的目的。二、二、 部分放電的根本物理過程部分放電的根本物理過程部分放電的三電容模型部分放電的三電容模型Cg：氣泡的電容：氣泡的電容Cb：和：和Cg相串聯(lián)部分的介質(zhì)電容相串聯(lián)部分的介質(zhì)電容Ca：其他大部分絕緣的電容：其他

4、大部分絕緣的電容 u部分放電機(jī)理u 初次放電u 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，ug到達(dá)氣泡的放電電壓Ug時，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。u Ur叫做剩余電壓，數(shù)值上它小于Ug絕對值，可以接近為零值。部分放電時氣隙中的電壓和電流的變化 tUCCCCCuCumbgbbgbgsin單次放電過程繼續(xù)單次放電過程繼續(xù)時間約時間約10-8s數(shù)量級數(shù)量級，含有較多高頻成，含有較多高頻成分分部分放電時氣隙中的電壓和電流的變化 部分放電時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Cg曾經(jīng)有了一個初始的直流電壓Ur

5、 。外加電壓仍在上升，Cg上的電壓也順勢而上升，當(dāng)它再次升到Ug時，Cg再次放電，電壓再次降到Ur，放電再次熄滅 。放電機(jī)理放電機(jī)理當(dāng)氣泡兩端Cg放電時，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真實放電量當(dāng)Ca Cb，Cg Cb，Ur = 0時， qr UgCgbagbgabababaggCCCCCCCCCCCCCC)(babagrgrCCCCCUUq在實踐實驗時，上式中所表達(dá)的各個量，都是無法實測的。所以要尋求其它能反映部分放電的量來丈量。外施電壓是作用在Ca上的，當(dāng)Cg上的電壓變動(Ug-Ur)時，會呵斥外施電壓的變化量U可以丈量應(yīng)為babrgCCCUUU

6、這個圖可以解釋這個公式的由來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 babgagbrCCCCCCCqU)(gbgbaCCCCCUqbgbrCCCqqaCqU 這個式子建立了真實放電量和視在放電量之間的關(guān)系真實放電量：真實放電量： qr，是無法丈量的，是無法丈量的1視在放電量：視在放電量： q，其表達(dá)式中的量都是可以測得的。它是部分放電實驗中的重要參量其表達(dá)式中的量都是可以測得的。它是部分放電實驗中的重要參量，國際和國家規(guī)范中，對于各類高壓設(shè)備的視在放電量，國際和國家規(guī)范中，對于各類高壓設(shè)備的視在放電量q的允許的允許值均有所規(guī)定值均有所規(guī)定

7、 q比真實放電量比真實放電量 qr小得多，它以小得多，它以pC作為計量單位。作為計量單位。2.2.表征部分放電的重要參數(shù)表征部分放電的重要參數(shù)放電反復(fù)率N2放電反復(fù)率N：所以定義一秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的脈沖數(shù)叫做放電反復(fù)率N，可以經(jīng)過實驗求得假設(shè)每半周內(nèi)的放電次數(shù)為n，那么N=2fn=100n 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，Cg上的電壓為Ug，即可得如Ur0，那么 bbgrgrgrCCCUUqUUqW221bgbsgCCCUUgrgsUUUUqW2/2/sUqW放電能量的大小對電介質(zhì)的老化速度有很大影響放電能量的大小對電介質(zhì)的老化速度有很大影響部分放電的其它表示方法為了表征部分

8、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。有時還丈量部分放電的起始放電電壓和熄滅電壓影響部分放電特性的多種要素：主要有電壓的幅值 、電壓的波形和頻率、電壓的作用時間、環(huán)境的溫度及濕度和氣壓等 3 3 部分放電丈量的根本回路部分放電丈量的根本回路電檢測法電檢測法 發(fā)生局放時，試品兩端會出現(xiàn)一個瞬時的電壓變化，在檢測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)展丈量。a串聯(lián)丈量回路 Ck耦合電容，為耦合電容，為Cx與檢測與檢測阻抗阻抗Zm之間提供一個低阻之間提供一個低阻抗的通道電源本身由于高抗的通道電源本身由于高頻感抗而無法提供，頻感抗而無法提供，

9、Ck內(nèi)部必需無局放，值較大以內(nèi)部必需無局放，值較大以增大增大Zm上的信號；上的信號；Z低通濾波器，以防局放低通濾波器，以防局放時放電脈沖被電源的雜散電時放電脈沖被電源的雜散電容旁路，同時也可阻止電源容旁路，同時也可阻止電源本身的干擾脈沖進(jìn)入試品和本身的干擾脈沖進(jìn)入試品和丈量支路丈量支路局放并聯(lián)、橋式丈量回路局放并聯(lián)、橋式丈量回路b并聯(lián)丈量回路并聯(lián)丈量回路 c橋式丈量回路橋式丈量回路適宜于試品一端接地的情況適宜于試品一端接地的情況外部干擾在外部干擾在Zm和和Zm上的干上的干擾信號根本抵消擾信號根本抵消丈量儀器：示波器，峰值表，脈沖計數(shù)器丈量儀器：示波器，峰值表，脈沖計數(shù)器對放電量大小的規(guī)定對放電

10、量大小的規(guī)定u我國實驗規(guī)程規(guī)定u1固體絕緣互感器：電壓為 時，放電量不u大于100pC ， Um為系統(tǒng)最高額定線電壓u 充油互感器：放電量不大于20pCu2110kV及以上新套管u 油紙電容式：不大于20pCu膠紙電容式：不大于400pC3/1 . 1mU國標(biāo)規(guī)定：國標(biāo)規(guī)定：220kV及以上的電力變壓器必需做及以上的電力變壓器必需做PD實驗實驗電力變壓器PD測試的加壓過程 圖中U1為最高額定線電壓UmU2： 或要求在 的U2值下，q300pC或要求在 的U2值下，q500pC3/3 . 1mU3/5 . 1mU3/5 . 1mU3/3 . 1mU4 4 局放丈量中的抗干擾措施局放丈量中的抗干擾

11、措施 電磁干擾來源1與局放信號一同經(jīng)過電流傳感器進(jìn)入監(jiān)測系統(tǒng)的干擾2監(jiān)測系統(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)的噪聲和動力電源線以及變壓器繼電維護(hù)信號線路中耦合進(jìn)入的各種噪聲等。干擾的抑制干擾的抑制 從干擾源、干擾途徑、信號后處置入手 可從以下幾方面區(qū)分局放信號和干擾信號；工頻相位、頻譜、脈沖幅度和幅度分布、信號極性、反復(fù)率和物理位置等。 實驗中所運(yùn)用的設(shè)備應(yīng)盡量采用無暈設(shè)備，特別是實驗變壓實驗中所運(yùn)用的設(shè)備應(yīng)盡量采用無暈設(shè)備，特別是實驗變壓器和耦合電容器和耦合電容Ck。濾波器的性能要好，要做到電源與丈量回路的高頻隔離。濾波器的性能要好，要做到電源與丈量回路的高頻隔離。實驗時間應(yīng)盡量選擇在干擾較小的時段，如夜間等。實驗時間應(yīng)盡量選擇在干擾較小的時段，如夜間等。丈量回路的參數(shù)配合要適當(dāng)，丈量回路的參數(shù)配合要適當(dāng)， 耦合電容要盡量不小于試品耦合電容要盡量不小于試品電容電容Cx，使得在部分放電時，使得在部分放電時Cx與與Ck間能很快地轉(zhuǎn)換電荷。間能很快地轉(zhuǎn)換電荷。必需對丈量設(shè)備進(jìn)展校準(zhǔn)。必需對丈量設(shè)備進(jìn)展校準(zhǔn)