详细的局部放电测量技术方法

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1、局部放电测量技术资料汇编一、局部放电测量基础第一节局部放电的特性1.1.基本概念1.1.1.局部放电的定义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该区域介质的击穿场强时，该区域就会出现放电，但这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；发生在导体边缘而周围都是气体的，可称为之为电晕。1.1.2.产生局部放电的原因造成电场不均匀的因素很多。①电气设备的电极系统不对称，如针对板、圆柱体等。在电机线棒离开铁心的部位、变压器的高

2、压出线端，电缆的末端等部位电场比较集中，不采取特殊的措施就容易在这些部位首先产生放电；②介质不均匀，如各种复合介质；气体—固体组合、不同固体组合等。在交变电场下，介质中的电场强度是反比于介电常数的，因此介电常数小的介质中电场强度就高于介电常数大的；绝缘体中含有气泡或其他杂质。气体的相对介电常数接近于1，各种固体、③液体介质的相对介电常数都要比它大1倍以上，而固体、液体介质的击穿场强一般要比气体介质的大几倍到几十倍，因此绝缘体中有气泡存在是产生局部放电的最普遍原因。绝缘体内的气泡可能是产品制造过程残留下的，也可能是在产品运行中由于热胀冷缩在不同材料的界面上出现了裂缝，或则因绝缘材料老化而分

3、解出气体。此外，在高场强中若有电位悬浮的金属存在，也会在其边缘感应出很高的场强。在电气设备的各连接处，如果接触不好，也会在距离很微小的两个接点间产生高场强；这些都可能造成局部放电。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。因此，必需把局部放电限制在一定水平之下。高电压电工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。1.2.局部放电的类型69杭州西湖电子研究所局部放电测量技术资料汇编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。从电学特性方面分析，产生放

4、电时，在放电处有电荷交换、有电磁波辐射、有能量损耗。最引人注目的是反映到试品施加电压的两端，有微弱的脉冲电压出现。这个脉冲信号可以通过一个简单的模型和等效电路来说明，如图1-1所示。图1-1a是模拟一个含有一个小气泡的绝缘体，图中c是绝缘体中的小气泡；b是与气泡串联的部分介质；a是其他部分介质。从电路的观点来分析，可以用图1-1b所示等效电路来表示；图中Cc、Rc并联代表气泡c的阻抗；Cb、Rb并联代表部分的阻抗；Ca、Ra并联代表a部分的阻抗。由于一次放电时间很短（10-9—10-7s），在分析放电过程中这种高频信号的传递时，可以把电阻都忽略，只考虑Cc、Cb、Ca组成的等效回路。图1

5、-1局部放电的等效分析图a)简单模型b)等效电路1.2.1.内部局部放电如图1-1a所示，当工频高压施加与这个绝缘体的两端时，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，则当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电压，如图1-2所示，这时气泡上的剩余电压应是两者的叠加结果(1-1)即气泡上的实际电压小于气泡的击穿电压，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

6、新到达时，又出现第二次放电。第二次放电过程产生的空间电荷，同样又建立起反向电压，假定第一次的放电累积的电荷都没有泄漏掉，这时气泡中反向电压为；又使气泡上实际的电压下降到，于是放电又暂停。之后气泡上的电压又随外加电压上升而上升，当它达到时又产生放电。这样在外加电压达到峰值前，若放电n次，则放电产生的空间电荷所建立的内部电压为。在外加电压过峰值后，69杭州西湖电子研究所局部放电测量技术资料汇编开始下降，当气泡上的电压达到时，即(1-2)时，气泡又发生放电，但这时放电产生的空间电荷的移动方向，决定于内部空间电荷所建立的电场方向，于是中和掉一部分原来累积的电荷，使内部电压减少了一个。气隙上的电压

7、降达到时，放电又暂停。之后气隙上的电压又随外加电压下降向负值升高，直到重新达到时，放电又重新发生。假定每次放电产生的都一样，并且，则当外加电压（瞬时值）过零时放电产生的电荷都消失，于是在外加电压的下半周期，重新开始一个新的放电周期。通常介质内部气泡的放电，在正负两个半周内基本上是相同的，在示波屏上可以看到正负半周放电脉冲基本上是对称的图形，如图1-3所示。图1-2放电过程示意图uc－气泡上的电压，us－放电产生的反向电压，up－放电