实验4局部放电测量.docx

1、实验4局部放电测量实验4 局部放电测量0 实验目的了解局部放电产生的根本原理。 学习局部放电的测量方法及仪器的正确使用。分析局部放电起始电压、视在放电量与设备绝缘质量的关系。了解各种局部放电信号的特点。1局部放电的产生和实验原理电气设备绝缘内部常存在一些弱点，例如在一些浇注、挤制或层绕绝缘内部容易出现气隙或气泡。空气的击穿场强和介电常数都比固体介质小，因此在外施电压作用下这些气隙或气泡会首先发生放电，这就是电气设备的局部放电。放电的能量很弱，不会影响到设备的短时绝缘强度，但日积月累会引起绝缘老化，最后可能导致整个绝缘在正常电压下发生击穿。近数十年来，国内外已经越来越重视对设备进展局部放电测量。

2、图1固体介质内部气隙放电的三电容模型a通过气孔的介质剖面b等效电路局部放电的产生机理常用三电容模型来解释， 如图1所示。图中Cg代表气隙的电容；Cb代表与Cg串联局部的介质电容；Ca代表其余局部的电容。假设在电极上施加交流电压ut，那么出现在Cg上的电压为ug，即：ug Cb/(Cg+Cb)ut Cb/(Cg+Cb)Umaxsint1因为气隙很小，Cg比Cb大很多，故ug比ut小很多。局部放电时气隙中的电压和电流变化如图2所示。ug随ut升高， 当ut上升到us起始放电电压，ug到达Cg的放电电压Ug时，Cg气隙放电， 于是Cg上的电压很快从Ug下降到Ur，放电熄灭， 那么：Ur Cb/(Cg

3、+Cb)uc式中uc为相应的外施电压；Ur为剩余电压0UrUg。放电后在Cg上重建的电压将随着外施电压的升高呈上升趋势， 从Ur开场， 当上升至Ug时又发生放电，如此周而复始。此时通过Cg在外回路有一脉冲电流i如图2b所示， 它是检测局部放电的主要依据。可以推导出回路真实放电量qrUgCg，但无法测得。而介质两端的电荷变化量q Cb /( Cg+ Cb) qr却是可以测得的， 称为视在放电量，一般用它来表示电气设备的局部放电量。图2局部放电时气隙中的电压a和电流b的变化2局部放电的测量方法高压设备局部放电的测量主要是将局部放电的微弱信号检出，然后加以放大并用示波器或数据采集仪等设备进展显示和定

4、量。检测方法可分为电的和非电的两类。长期采用的是测量电脉冲的方法，即所谓的脉冲电流法。根本的测试回路如图3所示。 图3脉冲电流法的局部放电检测回路a并联法b串联法c平衡法主要包括并联法、串联法和平衡法。图中S是电源即试验变压器，除长电缆和带绕组的试品外，一般情况下试品均可看作是集中参数的电容Cx。Ck为耦合电容，Zm为检测阻抗。测量参数包括：用传统的局部放电测试仪测量放电起始电压、熄灭电压和视在放电量。有条件时可以用数字式的数据采集仪测量放电次数、放电相位和放电量。3局部放电的标定在指示仪表上测得的脉冲高度是与试品的视在放电量成比例的，但是具体的比例系数却不是固定的，它与回路及仪器本身的性能有

5、关，为此必须进展回路灵敏度系数的校正。图4是并联法进展标定的示意图用一幅值为U0的方波发生器G串联一小的电容C0构成与Cx并联的有源支路来模拟Cx上发生的局部放电。分析可知当C0Cx+(CkCm)/(Ck+Cm)时，注入Cx的电荷为q0 U0C0。此时如果在局部放电测试仪上测得标定脉冲高度为H0，那么放电量的刻度因子为：Kc q0/ H0pC/格视在放电量校准器视在放电量校准器是一标准电量发生器，是测量局部放电时必备的仪器，它的性能参数直接关系到测试结果的准确性。视在放电量校准器由校准脉冲电压发生器和校准电容串联组成。试验前它以输出某固定电量加之试品两端，模拟该试品在此电量下放电时局部放电测试

6、仪的响应，此时调整刻度系数，确定局部放电检测仪的量程，以便在试验时测量该试品在额定电压下的视在放电量。因该放电量时以标准电量发生器比拟后间接测出，而非直接测出，故此放电量称为“视在放电量。JZF10型校正电量发生器是一种小型的可充电电池供电的视在放电量校准器，它可以分别以四种放电量向试品两端注入1.2KH左右的校正脉冲，可用于先校准后试验的局放试验中，适合于国际电工委员会IEC270所推荐的任何一种试验电路。4实验设备测试设备 TCD9302 局部放电检测仪. 视在放电量器校准器JZF10校正电量发生器. LB系列工频、中频滤波器.无局放耦合电容系列. YDTW无局放试验变压器系列. 工频试验

7、控制台试品测试对象：电流互感器，变压器，含有气泡的绝缘板等5线路图图5为实验接线图。图5局部放电实验接线图其中测试仪为传统的局部放电测试仪或者数字式局部放电数据采集系统。Zm为检测阻抗，T1为调压器，T2为试验变压器，R为保护水阻，Cx为试品，Ck为耦合电容。同时还可以通过非电接触的方式磁耦合的方式来检测放电脉冲，这就是在线监测的原理。6 试验操作步骤6-1. 按图5所示接好线路；6-2. 在试品Cx两端并联上方波发生器，对实验回路进展灵敏度系数的校正。注意此时不接高压。选择50PC标准脉冲进展校准；首先检查JZF10校正脉冲发生器的电池电压，如面板上电压表指示，在8V以上方能正常工作；用视在

8、放电量校准器JZF10校正脉冲发生器的输出接于试品两端，红端接高压端(引线尽可能短，以防干扰)，黑端接低压端，调节其输出放电量，将校正电量开关置于5、10、50、100、500中任何适宜一档即可校正，例如50PC，频率可在1.2KH附近调节；调节放大器增益粗调及增益细调旋钮，使放电量表指示满度。此时放电量表指示满度即100%表示50PC的放电量，注意此时增益细调旋钮位置不可再动。测量盒应尽量靠近试品高压端。校准完毕后，撤除视在放电量校准器的连线，并关断其电源，防止高压损坏校准器。6-3 局部放电测试仪设置仪器开机预热5分钟；预热同时对有关开关进展操作，“标准扩展直线开关置于标准；放大器频带fL

9、、fH分别置20KH，300KH，放大器增益粗调置3档，细调置中间位置，切不可一开场将粗调开关置最高档；根据不同频率的试验电源选择电源频率，以便观察适宜的椭圆。电流互感器测试选用频率为 50Hz的试验电源；椭圆旋转可不作调节。窗开关打在关位置，以后根据干扰出现的相位可开窗适当调旋转，根据干扰情况调窗宽、位置，使干扰在门窗之外，使局部信号在窗上，以便读取放电的数值；线性、对数开关置于线性位置。 6-4接通高压试验回路的电源，逐步升高电压至规定电压，时刻注视PC表指示，此时放电量表的读数表示试品放电量的大小，如指示在80%，那么表示试品视在放电量为5080%40PC。假设此时试品放电量刚大于100

10、%即超过满度，应立即将放大器增益粗调由原来的“3切换到“2档，此时放电量表100%，那么表示500PC，假设此时放电量指示80%，由试品放电量为50080%400PC。假设此时试品放电量小于10%：a. 应将放大器粗调由“3档改至“4档，此时放电量表100%那么表示5PC，假设此时放电量表指示80%，那么试品视在放电量为580%4PC。b.将仪器面板上对数、线性开关切换至对数位置，因对数刻度10%以下分辨率高，可直接读出对数刻度。6-5 旋转“椭圆旋转开关使椭圆转到预期的放电最利于观察之处。通常这个位置是零标脉冲分别处于椭圆上部左侧及下部右侧之处；6-6 连续升高电压，注意第一次出现持续放电，

11、当放电量超过规定的最低值时的电压即为局部放电起始电压。；6-7 假设有干扰信号在放电脉冲附近，可以用窗宽和窗位置将干信号扰拒之窗外，即合扰窗开关，用一个或两个时间窗并用窗宽、窗位置来改变椭圆上加亮区域的宽度与位置，使其避开干扰脉冲，这样，放电量表的指示值只表示放电脉冲的大小，而不表示干扰信号的值，另外也可以改变频带的方法来提高抗干扰能力；6-8局部放电的观测观察典型的电晕放电的波形，记录波形特点。时间窗(门单元)时间窗是为防止大于局部放电的干扰信号进入峰值检波电路而设计的一种电路装置。时间窗的工作原理是把椭圆扫描时基分成导通(加亮区域)和截止(未加亮区域)两局部,通过改变时间窗的位置和宽度将放

12、电脉冲置于导通(加亮区域)，干扰脉冲置于截止(未加亮区域)，此时仪表读数即为放电脉冲数值，而干扰那么不管大小，皆不会影响放电脉冲数值。假设此时两个时间窗同时关闭，那么仪表读数为整个椭圆上脉冲之峰值。7 互感器局部放电测量的试验电压 试验电压应在不大于1/3规定测量电压下接通电源，再开场缓慢均匀上升到预加电压保持10秒后，降到规定测量电压，保持1分钟以上，再读取放电量；最后降到1/3测量电压以下，方能切除电源。 预加电压=试品耐压值0.8 ，互感器局部放电测量试验预加电压=Um0.8=预加电压下椭圆放电明显 局部放电测量电压一般为Um/3的倍数，互感器为1.11.2倍，互感器局部放电测量电压=1

13、.2 Um/3=局部放电测量电压下，持续时间几分钟，测局部放电量；6 考前须知. 在试验开场加压以前，试验人员必须详细而全面地检查一遍线路，以免线路接错。测试仪器处的接地线是否与接地体结实连接，假设连接不牢或在准备工作时掐头去尾线被脚踢断，这将可能引起人身和设备事故；对于连接线应防止将尖端暴露在外，防止尖端电晕放电，尤其对于电压等级较高的局部放电试验，必要时要加粗高压连接线及加装防电晕罩，减小因场强过高引起的电晕放电。屏蔽罩不能与试品的瓷裙相接触；. 一般情况下，在试验过程中，被试品在耐压、预升压时局部放电量都比正常值大很多，此时仪器的仪表必然会超出满刻度。为防止仪器损坏，应将仪器的增益粗调旋

14、钮逆时针旋转一档或更多档，以不超出满刻度为标准。当电压降至测量电压时，再将增益粗调开关顺时针旋转一档或更多档，以便记录测量值；校正电量发生器校正完毕后，一定要从高压端脱离，并关闭电源开关，且仪器的增益细调旋钮不可再调，在标定时仪器放大器旋钮的位置要与测量时保持一致。校正电量发生器使用后及时将调节电荷量的波段开关旋在关位置。因增益粗调开关每相邻两档之间的关系是十倍，且档位有指示，故升压后根据放电量大小，可选择适宜量程。逆时针旋转时，每降一档量程扩大十倍；反之，顺时针时，量程缩小十倍；升压过程一定要缓慢， 同时监视局放仪的输出；读取视在放电量值时应以重复出现的、稳定的最高脉冲信号计算视在放电量。真

15、正的局放信号具有一定的对称性和周期性，偶而出现的较高的脉冲可以忽略。 试验完毕后，应对整个测试系统再进展一次复查校正，验证是否与试验前所校正出的刻度系数相等，以免测试仪器或其它环节在试验过程中发生故障而使测试结果不对。如校正电量发生器工作时表头指示在8V以下，那么需充电，充电要适时，且时间要连续到达5小时。如校准电量发生器常期未用，那么每月补充一次电。7 数据表格局部放电的测量实验次数放电起始电压kV放电熄灭电压kV放电脉冲高度格视在放电量pC1234平均值回路灵敏度的标定标定脉冲电压V分度电容容量pF注入电荷量pC标定脉冲高度格标定系数pC/格电晕放电的现象描述8 思考题. 在实验中为什么要

16、进展回路灵敏度系数的校正？ 如果更换试品了，是否需要重新标定？. 为什么能用方波进展回路灵敏度系数的标定？C0应如何选择？. 试定性分析一下用脉冲电流法测量局部放电时， 耦合电容Ck的大小如何影响检测的灵敏度。 9 实验报告要求. 根据标定的结果计算试品的放电量。. 根据测量得到的数据，绘制放电次数相位，和放电量相位的关系图。并分析放电大致发生在哪个相位。如果未测局部放电的相位，此项可不作。 . 解释所观察到的电晕放电现象。10 局部放电图谱分析局部放电典型波形，放电未出现在试验电压的过峰值的一段相位上，每次放电的大小即放电脉冲的高度并不相等，且放电都出现在试验电压绝对值上升局部的相位上。，高

17、位尖端对地板的电晕外部尖端电晕，先在负半周峰值处出现放电脉冲，随电压升高脉冲数增多，但幅值不变，电压升的很高时正半周出现少量幅值很高的放电脉冲，正负半周很不对称。波形如图3，特别是仅在试验电压的一个半波中出现，位于外施电压的峰值局部，等幅值，等间距。电压增加时，放电讯号波的根数增加，但幅值总不变。起因：高压电极的尖端或边缘对空气中的放电。假设干扰讯号位于椭圆时基的负关周，那么尖端电晕处于高电压下，假设干扰讯号位于时基椭圆的正半周，那么尖端在接地局部，有时也可能高压、接地局部都有尖端电晕放电，那么时基椭圆的正负半周就出现两组讯号。3接触不良这种干扰源如图1所示。其特点是干扰波位于椭圆时基的零点附近。在正负半波上对称出现，幅值相差不大。干扰在低电压时即出现。电压增大时，干扰占位区域也增大，由于叠加效果幅值增大较慢。有时在电压到达某一定数值后会完全消失。造成这种干扰的原因有：试验回路中金属对金属接触不良，塑料电线半导电屏蔽层中粒子间接触不良，电容器卷绕铝箔电极与插接片接触不良等。