高电压4.3.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,4.3,局部放电的测量,高压设备绝缘内部难免存在气泡、空隙、杂质和污秽等，在运行中这些缺陷还会发展。当外施电压达到一定数值，这些部位的场强超过了该处物质的游离场强，该处物质就产生游离放电，称之为局部放电。,分散在绝缘物中的气泡常成为局部放电的发源地,外施电压为交变时，局部放电,重复击穿和熄灭现象,1,、什么是局部放电（,Partial Discharge,，,PD,，,）,局部放电产生的电子、离子往复冲击绝缘物，使绝缘物分解、破坏，并且绝缘物分解出来的导电性和化学性物质，使绝缘进一步氧化、腐蚀；,局部放电产生的电荷使电场畸变，进一步加强局部放电的强度；,局部放电使该处产生高温，导致绝缘物老化、劣化,如果局部放电是在工作电压下产生的，那么这种放电会在工作过程中继续和发展，加速绝缘的老化和劣化，最后导致击穿。,2.,局部放电的危害：,测定电气设备在不,同电压下局部放电强度与变化规律,，能预示设备的,绝缘状态,，也是估计绝缘,电老化速度,的重要依据。,局部放电量是评估电力设备绝缘性能的重要质量指标，局部放电测量试验是电力设备绝缘的非常重要的预防性试验项目。,国标,GB/T7354-2003,及部标,DL/T 417-2006,均对局部放电测量试验的试验对象、测量参数、测量回路等给出具体说明。,3.,测定局部放电的作用：,3.,局部放电的现象：,电现象,：发出电脉冲、介质损耗增加、发出电磁波辐射；,非电现象,：如光、热、噪音、气体压力变化和化学变化。,4.,局部放电的检测：,电的检测方法,脉冲电流法,：,测量视在放电量,，,不仅可以判断局部放电的有无，还可以判定放电的强弱,介质损耗法：,西林电桥,无线电干扰电压法（,RIV,）；射频检测法（,RF,）；超高频（,UHF,）检测法,非电的检测方法,噪声检测法；光检测法；化学分析法,4.3.1,局部放电测量的基础,4.3.2,局部放电测量的脉冲电流法,4.3.3,局部放电测量的非电检测法,(a),示意图,(b),等值电路,4.3.1,局部放电测量的基础,图,4-12,绝缘内部气隙局部放电的等值电路,气隙的电容,与气隙串联的介质的电容,绝缘完好部分的电容,Ca,Cg,Cb,气隙,Z,4.3.1,局部放电测量的基础,(a),示意图,(b),等值电路,图,4-12,绝缘内部气隙局部放电的等值电路,空气隙的电容,与气隙串联的介质电容,绝缘完好部分的电容,C,a,C,g,C,b,1.,局部放电量的测量,形成时间,图,4-13,局部放电时,电压电流变化曲线,图,4-14,一次局部放电,的电流脉冲,气隙上分到的电压,气隙放电电压,熄灭电压（剩余电压）,Cg,上的电压从,Ug,突变为,Ur,（均绝对值）的一瞬间，就是局部放电脉冲的形成的时刻，此时通过,Cg,有一脉冲电流,Cg,上的电压从,Ug,突变为,Ur,（,均绝对值）的一瞬间，就是局部放电脉冲的形成的时刻，此时通过,Cg,有一脉冲电流，局部放电时气泡中的电压和电流的变化如图所示,局部放电时气隙中的电压和电流的变化,气隙每次放电所释放出的电荷量（真实放电量）为：,放电时,C,a,上的电压变动为：,不可测量,即气隙放电时，试品两端电压会下降 ，这相当于试品放掉电荷,q,：,视在放电量,但,q,q,r,，,q,能相对反映,q,r,的大小,视在放电量是衡量局部放电强度的一个重要参数,真实放电量与视在放电量关系,：,试验规程规定了某些设备在规定电压下的允许视在放电量，可将测量结果与规定值进行比较。如规程中没有给出规定值，则应在实践中积累数据，以获取判断标准。,测量结果的分析判断,介质内部气隙放电的三电容模型,(a),具有气泡的介质剖面,(b),等值电路,真实放电量：,qr,=(,Ug,Ur)Cg+CmCb/(Cm+Cb,),U,g,C,g,(1kV*1pF=1000pC),实际无法测量,整体电压降落：,U=,Cb,（,Ug,-Ur)/,（,Cm+Cb,),（,0.01pF*1kV/100pF=0.1V,）,可测,视在放电量：,q=,UCm+CbCg/(Cb+Cg,)=,UCm,U,g,C,b,(1kV*0.01pF=10pC),可测,视在放电量是局部放电试验中的重要参量，国际和国家标准中，,对于各类高压设备的,q,的允许值均有所规定,2.,局部放电参数,(1),视在放电量,q,其中,Ca,为试品电容，,Ua,为气隙放电时，试品两端的压降。,既是发生局部放电时试品,C,a,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）,(2),放电重复率,N,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,直流电压下的局部放电比交流电压下弱得多,(3),放电能量,W,指一次局部放电所消耗的能量。,U,i,为气泡放电时试品上的电压，即,局部放电起始电压,W,的大小对电介质的老化速度有显著影响,放电重复率,放电重复,率,N,：,是表征,PD,的另一个基本参数。因为在加压半周期内能发生好几个脉冲。所以定义一秒钟内产生的脉冲数叫做放电重复率,N,，,N,也是一个重要参量。可以通过实验求得,如果,每半周内的放电次数为,n,，则,N=2fn=100n,局部放电时气隙中的电压和电流的变化,令,则脉冲电流：,放电能量：,放电能量,W,推导：,设气隙开始出现局部放电（）时的外加电压瞬时值为 ，则有：,W,的大小对电介质的老化速度有显著影响,（,4,）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,4.3.2,局部放电测量的脉冲电流法,当发生局部放电时，试品两端会出现一个几乎是瞬时的电压变化，在检测回路中引起一,高频脉冲电流,，将它变换成,电压脉冲,后就可以用,示波器,等测量其,波形或幅值,，由于,其大小,与,视在放电量,成正比，通过校准就能得出视在放电量,(,一般单位用,pC,),。此法灵敏度高、应用广泛。,局部放电的检测回路,检测原理：,耦合电容器为被试品和测量阻抗之间提供一个低阻抗的通道。被试品一发生局部放电，因被试品,C,x,、耦合电容,C,k,和检测阻抗,Z,m,构成的回路内有电流流过，就可由检出阻抗把与脉冲电流成比例的脉冲电压检测出来，检测到的信号通过放大器送到测量仪器上。,C,x,被试品的电容；,C,k,耦合电容；,Z,m,，,Z,m,测量阻抗；,Z,低通滤波器；,u,电压源；,M,测量仪器；,A,放大器,a),并联测试回路,b),串联测试回路,c),桥式测试回路,局部放电的测量阻抗,（,1,）测量阻抗,Zm,的选择,a,.,要消除或减弱输出电压的工频成分；,b,.,要使脉冲分量的持续时间足够小，以保证快速连续脉冲的分辨率。,c,.,阻抗值应足够高，由它承担大部分脉冲电压，并决定输出电压和电流的波形。,（,2,）常用测量阻抗的形式,常用的测量阻抗有电阻、电感、电阻与电感并联以及电感与电容并联四种形式。,阴极示波器数字存储示波器,为了防止干扰：装设数字滤波器,为了提高信噪比：采用数字示波器或其他数字记录仪,测量仪器所测得的局部放电脉冲值是与被试品的局部放电视在放电量,q,成比例的，要从指示值来算得,q,是困难的，只能通过试验来确定，即,PD,的测量仪器必须进行试验校正。,局部放电的测量仪器,（显示单元）,传统方法用示波器,观测,数字化测试,：,计算机辅助测试系统与传统的测试方法相结合,作出各种谱图和统计量，来分析局部放电情况。,测量,局放图形,特征提取,识别分类,识别结果,数据库,局部放电的测量仪器,（显示单元）,局部放电测试仪,模拟局部放电测量仪,干扰判别式局部放电检测仪,数字式局部放电测量仪,数字式局部放电检测仪,与模拟局放仪相比，数字局仪从信号放大之后便进入,A/D,转换，之后的滤波、频段选择、相位调节、时频开窗以及图谱识别等功能全部应用数字化的计算机程序实现。,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,计算机辅助测试系统与传统的测试方法相结合,4.3.3,局部放电测量的非电检测法,噪声检测法,光检测法,化学分析法,（,1,）噪声检测法,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,。,超声波检测法,Ultra-high Frequency,UHF,（,声测法,),工作原理：,通过,超声波探测器,检测局放产生的声波信号实现局放测量,特点：,抗干扰能力强，使用方便，可以在运行中或耐压实验时检测局部放电，常用作放电定位。,目前体外特高频传感的,GIS,局部放电在线检测、定位和诊断，研究佷活跃,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,测试,表面放电,和,电晕放电,效果好，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,。,（,2,）光检测法,原理：,通过测量局放产生的光辐射实现局放测量。光电转换后，通过检测光电流的特性,可以实现局放类型识别,。,光纤传感器应用,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。,（,3,）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。,为了抑制内部干扰与外部干扰，主要措施有：,1.,选用没有内部放电的试验变压器和耦合电容器，外露电极应有合适的屏蔽罩。,2.,选用抗干扰能力强的测量回路。,3.,对测量线路进行屏蔽。有条件时可将整个试验回路置于屏蔽室内进行测量。,4.,试验电源最好采用独立电源。,测量时的注意事项,5.,提高高压试验回路中各元件的起晕电压。,6.,将高压试验变压器、检测回路和测量仪器三者的地线连成一体，并采用一根地线相连。,7.,合理选择放大电路的频带或调谐放大电路的谐振频率。,8.,测量回路与被试品的连线应尽可能缩短。试验回路应尽可能紧凑，被试品周围的物体应良好接地。,（本节完）,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。,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。,