试验知识 | 局部放电试验--【赫兹电力】

发布时间：2024-02-27 15:40:37人气：

一、局部放电及局部放电测量可检测缺陷种类
       在电气设备的绝缘系统中，各部位的电场强度往往是不相等的，当局部区域的电场强度达到电介质的击穿场强时，该区域就会出现放电，但这种放电并没有贯穿施加电压的两导体之间，即整个绝缘系统并没有击穿，仍然保持绝缘性能，这种现象称为局部放电。发生在绝缘体内的称为内部局部放电；发生在绝缘体表面的称为表面局部放电；发生在导体表面而周围都是气体的，可称之为电晕放电。

       局部放电会逐渐腐蚀、损坏绝缘材料，使放电区域不断扩大，最终导致整个绝缘体击穿。故必须把局部放电限制在一定水平之下。高压绝缘设备都把局部放电的测量列为检查产品质量的重要指标，产品不但出厂时要做局部放电试验，而且在投入运行之后还要经常进行测量。

二、局部放电基本物理过程及其主要技术参数
       局部放电是一种复杂的物理过程，有电、声、光、热等效应，还会产生各种生成物。从电气性能方面分析，产生放电时，在放电处有电荷交换、有电磁波辐射、有能量损耗。

       最明显的是反映到试品施加电压的两端，有微弱的脉冲电压出现。如果绝缘中存在有气泡，当工频高压施加于绝缘体的两端时，如果气泡上承受的电压没有达到气泡的击穿电压，则气泡上的电压就随外加电压的变化而变化。若外加电压足够高，即上升到气泡的击穿电压时，气泡发生放电，放电过程使大量中性气体分子电离，变成正离子和电子或负离子，形成了大量的空间电荷，这些空间电荷，在外加电场作用下迁移到气泡壁上, 形成了与外加电场方向相反的内部电压，这时气泡上剩余电压应是两者叠加的结果，当气泡上的实际电压小于气泡的击穿电压时，于是气泡的放电暂停, 气泡上的电压又随外加电压的上升而上升，直到重新到达其击穿电压时，又出现第二次放电，如此出现多次放电。

       当试品中的气隙放电时，相当于试品失去电荷q并使其端电压突然下降△U，这个一般只有微伏级的电源脉冲叠加在千伏级的外施电压上。所有局部放电测试设备的工作原理，就是将这种电压脉冲检测出来。其中电荷q称为视在放电量。

三、局部放电测量的基本回路
       如图所示为测量局部放电的三种基本回路。图中C代表试品电容， Z (Z)代表测量阻抗，Ck代表耦合电容，它的作用是为Cx与Zm之间提供一个低阻抗的通道。Z代表接在电源与测量回路间的低通滤波器，Z可以让工频电压作用到试品上，但阻止被测的高频脉冲或电源中的高频分量通过。

       图 (a)中，试验电压U经Z施加于试品Cx,测量回路由Ck与Zm串联而成，并与Cx并联，因此称为并联测量回路。试品上的局部放电脉冲经Ck 耦合到Zm上,经放大器A送到测量仪器M。这种测量回路适合于试品一端接地的情况，在实际工作中应用较多。

       图 (b)为串联测量回路，测量阻抗Zm串联接在试品Cx低压端与地之间，并经由Ck形成放电回路。因此，试品的低压端必须与地绝缘。

       图 (c)为桥式测量回路，又称平衡测量回路。试品Cx与耦合电容Ck均与地绝缘，测量阻抗Zm与Zm分别接在Cx 与Ck的低压端与地之间。

四、局部放电测量中的抗干扰措施
1.干扰来源
       广义的电磁干扰除了包括与局放信号一起通过电流传感器进入监测系统的干扰以外，还包括影响监测系统本身的干扰，诸如接地、屏蔽、以及电路处理不当所造成的干扰等。现场电磁干扰特指前者，它可分为连续的周期型干扰、脉冲型干扰和白噪声。周期型干扰包括系统高次谐波、载波通讯以及无线电通讯等。脉冲型干扰分为周期脉冲型干扰和随机脉冲型干扰。周期脉冲型干扰主要由电力电子器件动作产生的高频涌流引起。随机脉冲型干扰包括高压线路上的电晕放电、其他电气设备产生的局部放电、分接开关动作产生的放电、电机工作产生的电弧放电、接触不良产生的悬浮电位放电等。白噪声包括线圈热噪声、地网的噪声和动力电源线以及变压器继电保护信号线路中耦合进入的各种噪声等。
       电磁干扰一般通过空间直接耦合和线路传导两种方式进入测量点。测量点不同，干扰耦合路径会不同，对测量的影响也不同；测量点不同，干扰种类、强度也不相同。
2.常用的抑制干扰方法
       干扰的抑制总是从干扰源、干扰途径、信号后处理三方面考虑。找出干扰源直接消除或切断相应的干扰路径，是解决干扰最有效最根本的方法，但要求详细分析干扰源和干扰途径，且一般不允许改变原有的变压器运行方式，因此在这两方面所能采取的措施总是很有限。对于经电流传感器耦合进入监测系统的各种干扰，采取各种信号处理技术加以抑制。
       一般从以下几方面区分局放信号和干扰信号；工频相位、频谱、脉冲幅度和幅度分布、信号极性、重复率和物理位置等。
在抗干扰技术中有两种不同的思路：
       一种是基于窄带（频带一般为10kHz至数10kHz）信号的。它通过合适频带的窄带电流传感器和带通滤波电路拾取信号，躲过各种连续的周期型干扰，提高了测量信号的信噪比。这种方法只适合某一具体的变电站，使用上不方便。此外，由于局部放电信号是一种宽频带脉冲，窄带测量会造成信号波形的失真，不利于后面的数字处理。
       一种是基于宽频（频带一般为10至1000kHz）信号的处理方法。检测信号中包含局放的大部分能量和大量的干扰，但信噪比较低。对于这些干扰的处理步骤一般是：a.抑制连续周期型干扰；b.抑制周期型脉冲干扰；c.抑制随机型脉冲干扰。随着数字技术的发展及模式识别方法在局放中的应用，这种处理方法往往能取得较好的效果。在后级处理中，很多处理方法是一致的。可归纳为频域处理和时域处理方法。频域方法是利用周期型干扰在频域上离散的特点处理之；而时域处理方法是根据脉冲型干扰在时域上离散的特点处理。有硬件和软件两种实现方式。
       由于局部放电脉冲信号是很微弱的信号，现场的电磁干扰都将对测量结果产生较大误差，因此，要做到准确测量很困难。为了提高测量精度，除了采取上述介绍的抗干扰措施外，在测量中还应可采取如下措施：
试验中所使用的设备应尽量采用无晕设备，特别是试验变压器和耦合电容Ck
滤波器的性能要好，要做到电源与测量回路的高频隔离。
试验时间应尽量选择在干扰较小的时段，如夜间等。
测量回路的参数配合要适当，耦合电容要尽量小于试品电容Cx, 使得在局部放电时Cx与Ck间能很快地转换电荷。
必须对测量设备进行校准。

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