第4节局部放电的测量

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,。,P88,图,4-9,中，,Cg,代表气隙的电容，,Cb,代表与气隙串联的那部分介质的电容，,Ca,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。,整个系统的总电容为：,在电源电压 的作用下，,Cg,上分到的电压,为,当,ug,达到该气隙的放电电压,Us,时，气隙内发生火花,放电；当,Cg,上的电压从,Us,迅速下降到熄灭电压,(,也称剩余电压,)Ur,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。这一放电过程的时间很短，可认为瞬时完成。,气隙每次放电所释出的电荷量为,由于,CaCb,，所以,qr,为真实放电量,气隙放电引起的压降为,(Ua-Ur),，则,Ca,上的电压变动为,视在放电量,q=(Ca+Cb)Ua=C,b,(Us-Ur),由于,CaCb,所以,qCa Ua,由上式相比较，得,表征局部放电的参数,（,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,C,b,上的电荷增量。（比真实放电量小得多）,视在放电量,其中 为试品电容，为气隙放电时，试品两端的压降。,指一次局部放电所消耗的能量。,（,4,32,）,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。,放电能量（）,其中 为视在放电量，为局部放电起始电压。,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,局部放电检测分：电气检测和非电检测,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求。,光检测法：当发生沿面放电和电晕放电时常用该法。,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法不易发现的局部性缺陷（包括局部放电）,声检测法,介质中发生局部放电时，其瞬时释放的能量将放电源周围的介质加热使其蒸发，效果就像一个小爆炸。此时放电源如同一个声源，向外发出声波。由于放电持续时间很短，所发射的声波频谱很宽，可达到数,MHz,。,介绍一种声测法传感器,固体中常用传感器为测震仪（,accelerometer,）和声发射（,Acoustic Emission,）传感器。测震仪有着平滑的频率特性，测试频率可达,50kHz,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，一般来说只能测试某个特定方向的声信号。,Senaco AS100,声传感器,北京亚捷隆测控技术有限公司,抗电磁干扰能力强,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,实际中一般不独立使用声测法，而将声测法和电测法结合起来使用。,噪声检测法的特点,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,化学分析法,膜纸绝缘介质中，常用高性能液体色谱分析法（,HPLC,）判断介质老化情况。,在电力变压器中，油色谱分析（,DGA,）方法是一 种简单、经济、有效的变压器在线监测方法。,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,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,电气检测法的发展,1925,年，,Schwaiger,发现电晕放电的射频特性，由此 发展出,RIV,局部放电检测法,；,1928,年，基于电子束示波器技术，,Lioyd,和,Starr,等人设计出,平行四边形检测法；,1954,年，首台商用,便携式局部放电检测仪,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,积分电桥法；,1975,年，,Lemke,博士等人设计出,商用宽频,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,数字化局部放电检测仪；,1981,年，,Boggs,、,Fujimoto,、,Stone,等人设计出,1GHz,超高频局放检测仪；,TE571,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,的在线监测,局部放电（,PD,）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：,需停电进行，而不少重要的电力设备不能轻易地停止运行；,只能周期性进行而不能连续地随时监视，绝缘有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中不相符合，影响诊断的正确性。譬如前述的绝缘,tg,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,10kV,，这对于,220 kV,500 kV,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。,自,70,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修。,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,tg,的在线监测,1.,电桥法,在线监测,tg,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,10kV,，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,PT,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,C,X,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,RC,移相电路予以校正。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。电桥中,R,3,、,C,4,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，必须选择十分可靠的,R,3,、,C,4,可调节元件,电桥法在线监测,tg,原理图,C,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角,的方法。一般情况下，,角很小，所以可以用测出的,来代表,tg,即：,tg,（,/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,A/D,转换器分别对电压和电流波形进行数字采集，然后根据付里叶分析法的原理，进行数字运算，最终可求得,tg,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,现场带电测量的灵敏度,实验室：,IEC,要求新生产的,300 kV,变压器在制造厂的实验室里试验时，,PD,的视在放电量应小于,300,500 pC,现场带电：,现场大变压器的,PD,量在,10000 pC,时，即应引起严重关切。所以,PD,的监测灵敏度至少应达到,5000 pC,。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,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。,