局部放電的測量

局部放電的定義

一、局部放電的定義

高壓電氣設備內常用的固體絕緣物不可能做得十分純凈致密，難免會不同程度的包含一些分散性的異物，如各種雜質、氣泡、空隙、水份和污穢等，有些是原材料不純所致，有些是運行中絕緣物的老化、分解等過程中產生的，而且在運行中這些缺陷還會逐漸發展。由于這些異物的電導和介電系數不同于絕緣物，故在外施電壓作用下電氣設備的電場強度往往是不相等的，當異物局部區域的電場強度達到該區域介質的擊穿場強時，該區域就會出現放電，但這放電并沒有貫穿施加電壓的兩導體之間，即整個絕緣系統并沒有擊穿，仍然保持絕緣性能，這種現象稱為局部放電。

二、局部放電產生的效應

局部放電是一種復雜的物理過程，有電、聲、光、熱等效應，還會產生各種生成物。從電學特性方面分析，產生放電時，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。局部放電會逐漸腐蝕、損壞絕緣材料，使放電區域不斷擴大，最終導致整個絕緣體擊穿。因此必需把局部放電限制在一定水平之下。高電壓電工設備都把局部放電的測量列為檢查產品質量的重要指標，產品不但出廠時要做局部放電試驗，而且在投入運行之后還要經常進行測量。

通過本知識點的學習，使學生掌握局部放電的概念及危害，為今后的課程學習打下了良好的基礎。局部放電的測量

局部放電的類型

局部放電的類型

局部放電是一種復雜的物理過程，有電、聲、光、熱等效應，還會產生各種生成物。從電學特性方面分析，產生放電時，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。1.內部局部放電發生的絕緣內部的局部放電如圖所示如圖所示，當工頻高壓施加于這個絕緣體的兩端時，如果氣泡上承受的電壓沒有達到氣泡的擊穿電壓，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，則當上升到氣泡的擊穿電壓時，氣泡發生放電，放電過程使大量中性氣體分子電離，變成正離子和電子或負離子，形成了大量的空間電荷。這些空間電荷，在外加電場作用下遷移到氣泡壁上，形成了與外加電場方向相反的電壓，如圖所示，這時氣泡上的剩余電壓應是兩者的疊加結果即氣泡上的實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，直到重新到達時，又出現第二次放電。第二次放電過程產生的空間電荷，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有泄漏掉，這時氣泡中反向電壓為又使氣泡上實際的電壓下降到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，當它達到時又產生放電。這樣在外加電壓達到峰值前，若放電n次，則放電產生的空間電荷所建立的內部電壓為。在外加電壓過峰值后，開始下降，當氣泡上的電壓達到時，即時，氣泡又發生放電，但這時放電產生的空間電荷的移動方向，決定于內部空間電荷所建立的電場方向，于是中和掉一部分原來累積的電荷，使內部電壓減少了一個。氣隙上的電壓降達到時，放電又暫停。之后氣隙上的電壓又隨外加電壓下降向負值升高，直到重新達到-時，放電又重新發生。假定每次放電產生的都一樣，并且，則當外加電壓（瞬時值）過零時放電產生的電荷都消失，于是在外加電壓的下半周期，重新開始一個新的放電周期。通常介質內部氣泡的放電，在正負兩個半周內基本上是相同的，在示波屏上可以看到正負半周放電脈沖基本上是對稱的圖形，如圖2.表面局部放電絕緣體表面的局部放電過程與內部放電過程是基本相似的，如圖13-4所示。只要把電極與介質表面之間發生放電的區域所構成的電容記為，與此放電區域串聯部分介質的電容記為，其他部分介質的電容記為，則上述的等效電路及放電過程同樣適用于表面局部放電。不同的是現在的氣隙只有一邊是介質，而另一邊是導體，放電產生的電荷只能累積在介質的一邊，因此累積的電荷少了，更不容易在外加電壓絕對值的下降相位上出現放電。另外，如果電極系統是不對稱的，放電只發生在其中的一個電極的邊緣，則出現在放電圖形是不對稱的.當放電的電極是接高壓、不放電的電極是接地時，在施加電壓的負半周時放電量少，放電次數多；而正半周時放電量大，而次數少，如圖所示。這是因為導體在負極性時容易發射電子，同時正離子撞擊陰極產生二次電子發射，使得電極周圍氣體的起始放電電壓低，因而放電次數多而放電量小。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來，即正半周放電脈沖是小而多，負半周放電脈沖是大而少。若電極是對稱的，即兩個電極邊緣場強是一樣的，那么放電的圖形也是對稱的，即正負兩半周的放電基本上相同。3.電暈放電電暈放電是發生在導體周圍全是氣體的情況下，氣體中的分子是自由移動的，放電產生的帶電質點也不會固定在空間的某一位置上，因此放電過程與上述固體或液體絕緣中含有氣泡的放電過程不同。以針對板的電極系統為例，如圖（a）所示，在針尖附近就發生放電，由于在負極性時容易發射電子，同時正離子撞擊陰極發生二次電子發射，使得放電總是在針尖為負極性時先出現，這時正離子很快移向針尖電極而復合，電子在移向平板電極過程中，附著于中性分子而成為負離子，負離子遷移的速度較慢，眾多的負離子移向平板電極，隨外加電壓上升，針尖附近的電場又升高到氣體的擊穿場強，于是又出現第二次放電。這樣，電暈的放電脈沖就出現在外加電壓負半周的90°相位的附近，幾乎是對稱于90°，出現的放電脈沖幾乎是等幅值、等間隔的，如圖（b）所示。隨著電壓的提高，放電的大小幾乎不變，而次數增加。當電壓足夠高時，在正半周也會出現少量幅值大的放電。正負半周波形是極不對稱的，如圖（c）所示。4．放電樹放電樹也是由于絕緣介質中的缺陷而產生的。當放電樹產生了一段時間后，它的“莖”和大的枝桿就會變成中空，在這些中空的區域里會產生大量的局部放電進而形成內部放電并會在相當短的時間里就造成絕緣擊穿。以上幾種放電是電工和電子設備中最基本的放電。實際的局部放電過程要復雜得多，往往是上述幾種典型放電的綜合表現。

通過本知識點的學習，使學生掌握局部放電的類型，為今后的課程學習打下了良好的基礎。局部放電的測量

局部放電的原因

產生局部放電的原因

電氣設備的電極系統不對稱，如針對板、圓柱體等.在電機線棒離開鐵心的部位、變壓器的高壓出線端，電纜的末端等部位電場比較集中，不采取特殊的措施就容易在這些部位首先產生放電

產生局部放電的原因介質不均勻，如各種復合介質；氣體—固體組合、不同固體組合等。在交變電場下，介質中的電場強度是反比于介電常數的，因此介電常數小的介質中電場強度就高于介電常數大的；

產生局部放電的原因絕緣體中含有氣泡或其他雜質。氣體的相對介電常數接近于1，各種固體、液體介質的相對介電常數都要比它大1倍以上，而固體、液體介質的擊穿場強一般要比氣體介質的大幾倍到幾十倍，因此絕緣體中有氣泡存在是產生局部放電的最普遍原因。絕緣體內的氣泡可能是產品制造過程殘留下的，也可能是在產品運行中由于熱脹冷縮在不同材料的界面上出現了裂縫，或者因絕緣材料老化而分解出氣體產生局部放電的原因在高場強中若有電位懸浮的金屬存在，也會在其邊緣感應出很高的場強。在電氣設備的各連接處，如果接觸不好，也會在距離很微小的兩個接點間產生高場強；這些都可能造成局部放電。產生局部放電的原因局部放電會逐漸