电设故障 - (15).docx

第十五课电力变压器在线检测—局部放电

放电的主要类型
-电晕
-辉光
-电弧

1.电晕放电
2.火花放电
3.沿面放电
4.电弧放电

放电发展过程（1）

什么是局部放电？
尚未导致绝缘系统贯穿性击穿的放电现象。
绝缘中的气隙放电
尖端电极的电晕放电
不同介质间的表面放电
浮动金属体的悬浮放电

局部放电的概念
简称为PD（PartialDischarge），指由于电气设备内部绝缘里面存在的弱点，在一定外施电压下发生的局部的重复击穿和熄灭的现象
局部放电的危害
局部放电发生在绝缘内部的气隙或气泡中，因为在这个很小的空间内即使电场强度很大，它的放电能量仍然非常小，所以它的存在并不影响电气设备的短时绝缘强度。但如一个电气设备在运行电压下长期存在局部放电现象，这些微弱的放电能量和由此产生的一些不良效应，如不良化合物的产生，就可以慢慢地损坏绝缘，日积月累，最后可导致整个绝缘被击穿，发生电气设备的突发性故障

导致局部放电的原因?
电场的不均匀
绝缘介质的不均匀

因此在某些区域首先发生放电，而其它区域仍然保持绝缘特性，这就形成了局部放电。

气隙内的电场强度远比绝缘介质内的电场强度高，而气隙的电气强度又比绝缘介质低。

我们可以探测到什么？
局部放电过程所产生的各种物理化学现象：

一、局部放电的电脉冲测量
脉冲电流测量法是国家标准推荐的主要局部放电测量方法。
脉冲电流测量法的基本原理：
伴随着绝缘介质中局部放电的产生，放电电荷的转移将在放电回路中形成脉冲电流信号，可通过测量被检测设备的外电路中所流过的脉冲电流来检测放电信号。

局部放电的三电容模型
以三个电容来表征介质内部存在缺陷时的局部放电的机理
Cg：气隙的电容；
Cb：和Cg相串联部分的介质电容；
Cm：其余大部分绝缘的电容。

通常气隙很小，CgCb，CmCg。
电极间加上交流电压u，则Cg上的电压为ug
ug随外加电压u升高，当u上升到Us，ug达到气隙Cg的击穿电压Ug时，气隙Cg放电。于是Cg上的电压瞬间从Ug下降到Ur，然后放电熄灭。Ur称为残余电压。

放电火花一熄灭，Cg上的电压将再次上升。外加电压仍在上升，Cg上的电压也顺势而上升，当它再次升到Ug时，Cg再次放电，电压再次降到Ur，放电再次熄灭

Cg上的电压从Ug突变为Ur的瞬间，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，局部放电时气隙中的电压和电流的变化如图所示

当Cg放电时，放电总电容Cg′应为
Cg′=Cg+[CmCb/(Cm+Cb)]
Cg′上的电压变化为(Ug－Ur)，故一次脉冲放出的电荷应为
△qr=(Ug－Ur)[Cg+CmCb/(Cm+Cb)]
当Cm>>Cb，Cg>Cb，Ur=0时，△qr≈UgCg

△qr=(Ug－Ur)[Cg+CmCb/(Cm+Cb)]
在实际试验时，上式中的各个量，都是无法直接测量的。所以需要寻找能反映局部放电的量来测量。外施电压是作用在Cm上的，当Cg上的电压变动(Ug-Ur)时，会造成外施电压的变化量△U应为
△U=Cb（Ug-Ur)/（Cm+Cb)
△qr=(Ug－Ur)[Cg+CmCb/(Cm+Cb)]
△U=Cb（Ug-Ur)/（Cm+Cb)
由此两式得
△U=Cb·△qr/（CgCm+CgCb+CmCb）
△U是总电容上的电压变化量，与它相应的电荷变化量为
△q＝△U{Cm+[CbCg/(Cb+Cg)]}
把△U式代入上式△q，可得
△q＝△qr·Cb/（Cg+Cb）

△q＝△qr·Cb/（Cg+Cb）
真实放电量：△qr，是无法测量的；
而△q＝△U{Cm+[CbCg/(Cb+Cg)]}=CX△U
式中CX为绝缘介质的总电容，因为△U及CX都是可以测得的，因此△q也是可以测量的.
视在放电量：△q，是局部放电试验中的重要参量，在IEC和国家标准中，对于各类高压设备的视在放电量△q的允许值均有所规定
△q＝△qr·Cb/（Cg+Cb）
可见△q比真实放电量△qr小得多，它以pC作为计量单位。其中C代表电荷量库仑。

基本测量回路
直接测量电路
(a)电流脉冲探测，其中电路的检测阻抗与试品相串联，试品的放电脉冲电流通过检测阻抗向放大器提供脉冲信号。
(b)电压脉冲探测，电路检测抗阻与耦合电容器串联，局部放电脉冲电压的一部分加在检测阻抗上；

2.平衡测量电路
多采用桥式电路，可以调整到对外界干扰信号有最好的平衡效果；当Ck和Cx性质相同时有理想的平衡效果。

放电量测量的标定
无论是检测电压脉冲，还是检测电流脉冲，都存在将检测信号转化为是在放电量的问题。
△q＝CX△U
由三电容模型可知，在不同被检测设备中即使发生相同大小的放电，由于被测设备的电容不同，则测到的放