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局部放�
閱讀�17372�(shí)間:2011-01-18 10:45:45

  局部放電是絕緣介質(zhì)中的一種電氣放�,這種放電僅限制在被測(cè)介質(zhì)中一部分且只使導(dǎo)體間的絕。緣局部橋接這種放電可能�(fā)生或可能不發(fā)生于�(dǎo)體的鄰近電力�(shè)�絕緣中的某些薄弱部位在強(qiáng) 電場(chǎng)的作用下�(fā)生局部放電是高壓絕緣中普遍存在的問題雖然局部放電一般不�(huì)引起絕緣的穿透性擊穿但可以�(dǎo)致電介質(zhì)特別是有�(jī)電介�(zhì)�,局部損壞若局部放電長(zhǎng)期存在在一定條件下�(huì) �(dǎo)致絕緣劣化甚至擊穿對(duì)電力�(shè)備�(jìn)行局部放電試�(yàn)不但能夠了解�(shè)備的絕緣狀況還能及�(shí)�(fā)�(xiàn)許多有關(guān)制造與安裝方面的問題確定絕緣故障的原因及其�(yán)重程�。因此對(duì)電力�(shè)備�(jìn)行局部放電測(cè)試是電力�(shè)備制造和�(yùn)行中的一�(xiàng)重要�(yù)防性試�(yàn)我國(guó)�(guó)家標(biāo)�(zhǔn)和國(guó)際電工委員會(huì)都對(duì)此提出了相應(yīng)�(guī)范局部放電檢�(cè)技�(shù)即是在這�(gè)背景下快速發(fā)展起�

檢測(cè)技�(shù)

  1.電檢�(cè)�

  局部放電最直接的現(xiàn)象即引起電極間的電荷�,動(dòng)每一次局部放電都伴有一定數(shù)量的電荷通過�。介�(zhì)引起試樣外部電極上的電壓變化另外�,次放電過程持續(xù)�(shí)間很短在氣隙中一次放電過� �10 ns 量級(jí)在油隙中一次放電時(shí)間也只有1ms 根據(jù)Maxwell 電磁理論如此短持�(xù)�(shí)間的放電脈,沖會(huì)�(chǎn)生高頻的電磁信號(hào)向外輻射局部放電電� �(cè)法即是基于這兩�(gè)原理常見的檢�(cè)方法有脈� 電流法無線電干擾電壓法介�(zhì)損耗分析法等等 特別�20 世紀(jì)80 年代由S. A. Boggs 博士和G. C. Stone 博士提出的超高頻檢測(cè)法近年來得到廣泛�(guān)�。并逐漸有實(shí)用化的產(chǎn)品問� 2.1.1 脈沖電流�

  脈沖電流法是一種應(yīng)用最為廣泛的局部放電測(cè)試方法國(guó)際電工委員會(huì)IEC 專門�(duì)此方法制 定了相關(guān)�(biāo)�(zhǔn)IEC-270 該標(biāo)�(zhǔn)�(guī)定了工頻交流 下局部放電的�(cè)試方法同�(shí)此方法也適合于直流條件下的局部放電測(cè)� 脈沖電流法的基本�(cè)試回路分為直�(cè)法和平衡,法兩種直測(cè)法常遇到各種干擾特別是在�(xiàn)�(chǎng)�(huán) 境下�(huì)�(yán)重影響測(cè)試靈敏度而平衡法由于其抑 制共模干擾的�(yōu)良性能得到廣泛采用平衡法測(cè) 試回路有西林電橋差分電橋以及雙電橋等形式,目前西林電橋干擾抑制比可達(dá)到幾十差分法可達(dá) 到數(shù)百甚至上千但是平衡法的測(cè)量靈敏度一�,比直測(cè)法低 脈沖電流法應(yīng)用廣� 目前市場(chǎng)上大部分電類 局部放電測(cè)試儀都采用直�(cè)法回路如瑞士Haefely,公司的TE571 局部放電測(cè)試儀JFD-2局部放電測(cè) 試儀等等湖北省電力試�(yàn)研究院于2003 年曾�(duì)�,峽工程左岸電站2 �(hào)TWUM-840MVA/550kV 變壓 器�(jìn)行了�(xiàn)�(chǎng)局部放電的離線檢測(cè)檢測(cè)�(shí)最小背 景干�3.5pC 最小檢�(cè)�33.5 pC�

  1.2 無線電干擾電壓法

  RIV 無線電干擾電壓法 包括射頻檢測(cè)法最早可 追溯�1925 年Schwarger �(fā)�(xiàn)電暈放電�(huì)�(fā)射電 磁波通過無線電干擾電壓表可以檢測(cè)到局部放� 的發(fā)生國(guó)外目前仍有采用無線電干擾電壓表檢�(cè) 局部放電的�(yùn)用在�(guó)�(nèi)常用射頻傳感器檢�(cè)� 電故又叫射頻檢測(cè)法較常用射頻傳感器有電容 傳感器Rogowski 線圈電流傳感器和射頻天線傳感器等�

  Rogowski 線圈電流傳感器是20 世紀(jì)80 年代� 英國(guó)的Wilson 等人提出1996 年吳廣寧等人�(duì),該傳感器做出改�(jìn)�(shè)�(jì)出用于大型電�(jī)局部放�。在線監(jiān)�(cè)用的寬頻電流傳感器并獲得�(shí)用新型專。利ZL97 2 42089.4 該傳感器在我�(guó)陜西秦嶺�(fā)電廠蘭州西固熱電廠已有應(yīng)用[9] 清華大學(xué)朱德 恒等人將此傳感器用于大型汽輪�(fā)電機(jī)-變壓器組 的局部放電在線監(jiān)�(cè)并在元寶山發(fā)電廠投入試運(yùn)行取得一定效果RIV 方法能定性檢�(cè)局部放電是否發(fā)生甚� 可以根據(jù)電磁信號(hào)的強(qiáng)弱對(duì)電機(jī)線棒和沒有屏蔽層的長(zhǎng)電纜�(jìn)行局部放電定位采用Rogowski 線圈,傳感器也能定量檢測(cè)放電�(qiáng)度且�(cè)試頻帶較�1~30MHz �(xiàn)�(chǎng)�(cè)試證明該方法具有較好的實(shí)用價(jià)��

  1.3 超高� UHF 局部放電檢�(cè)技�(shù)

  �20 世紀(jì)80 年代以前市場(chǎng)上局部放電檢�(cè)儀的工作頻帶僅�1MHz 以下1982 年Boggs � Stone 在他們的試驗(yàn)中使�(cè)試儀器的�(cè)量頻帶達(dá)�1GHz 成功的測(cè)試出GIS 中的初始局部放電脈沖[5] 在此頻帶下噪聲信�(hào)衰減劇烈可有效的�(shí)�(xiàn)噪聲抑制且可以基本無損的再現(xiàn)局部放電脈沖從 而深化對(duì)局部放電的�(jī)理性研��

  超高頻檢�(cè)又分為超高頻窄帶檢測(cè)和超高頻超寬頻帶檢測(cè)前者中心頻率在500MHz 以上帶寬十幾MHz 或幾十MHz 后者帶寬可�(dá)幾GHz 由于超高頻超寬頻帶檢�(cè)技�(shù)有噪聲抑制比高包� 信息多等�(yōu)�(diǎn)受到人們的�(guān)注通常所說的超高� 檢測(cè)技�(shù)即指超高頻超寬頻帶檢�(cè),用于超高頻局部放電檢�(cè)的傳感器主要為微帶,天線傳感器利用微帶天線作傳感器早�1980 � Kurtz 等人就提出過他�?cè)O(shè)�(jì)的傳感器用于大型 電機(jī)局部放電測(cè)試安裝在一�(gè)或兩�(gè)磁極上可探測(cè)到單根定子線棒的放電目前微帶天線傳感器已在檢�(cè)大型電力變壓器GIS 電力電纜等設(shè)備的局部放電上有相�(guān)�(yīng)� �(duì)于大電機(jī)局部放電檢�(cè),H. G. Sedding 等人 �1991 年提出一種定子槽耦合器stator slot coupler 該傳感器由接地平面帶狀感應(yīng)�(dǎo)體及� 端同軸輸出電纜組成其耦合方式既不是感性也� 是容性而是具有分布參數(shù)的性質(zhì)因此具有非常 寬的頻帶且能夠反映內(nèi)部放電和外部干擾在波形上的差��

  1.4 介質(zhì)損耗分析法

  DLA 局部放電對(duì)絕緣材料的破壞作用是與局部放�,消耗的能量直接相關(guān)的因此對(duì)放電消耗功率的�(cè) 量很早就引起人們的重視在大多數(shù)絕緣�(jié)�(gòu)�,隨著電壓的升高絕緣中氣隙或氣泡的數(shù)目將 增加此外局部放電的�(xiàn)象將�(dǎo)致介�(zhì)的損壞從,而使得tgd大大增加因此可以通過�(cè)量tgd 的值來 �(cè)量局部放電能量從而判斷絕緣材料和�(jié)�(gòu)的性能情況�

  介質(zhì)損耗分析法特別適用于測(cè)量低氣壓中存�,的輝光或者亞輝光放電由于輝光放電不產(chǎn)生放� 脈沖信號(hào)而亞輝光放電的脈沖上升沿�(shí)間太�(zhǎng),普通的脈沖電流法檢�(cè)裝置中難以檢�(cè)出來但� 種放電消耗的能量很大使得Dtgd 很大故只有采 用電橋法檢測(cè)Dtgd 才能判斷這種放電的狀�(tài)和帶。來的危害�

  但是。DLA 方法只能定性的�(cè)量局部放電是� �(fā)生基本不能檢�(cè)局部放電量的大小這限制了。DLA 方法的運(yùn)用目前關(guān)于用DLA 方法�(cè)局部放,電的報(bào)道還很少�

  以上列舉了一些電力設(shè)備常用局部放電檢�(cè)方法從目前市�(chǎng)上看電測(cè)法仍是局部放電檢�(cè)�,最重要的手段其中的脈沖電流法已�(jīng)很成熟由 于其檢測(cè)靈敏度很高且容易�(jìn)行放電量校準(zhǔn)� 用高頻檢�(cè)阻抗還可�(zhǔn)確再�(xiàn)局部放電脈沖波� 故在�(jìn)行局部放電機(jī)理研究實(shí)�(yàn)室離線測(cè)試中�,主�(dǎo)地位但是由于其易受到外電路的電磁干擾 使其靈敏度大大下降在�(xiàn)�(chǎng)�(huán)境中脈沖電流��

  �(yīng)用并不很多無線電干擾電壓法中Rogowski � 圈傳感器由于�(jié)�(gòu)�(jiǎn)單安裝方便檢�(cè)靈敏度高,頻帶寬等優(yōu)�(diǎn)在局部放電在線監(jiān)�(cè)中被廣泛采用 �(xiàn)在大型電�(jī)變壓器GIS 等設(shè)備的在線�(jiān)�(cè)� 均有�(yīng)用超高頻檢測(cè)法是近年�(fā)展起來的新型局 部放電檢�(cè)方法具有頻帶高靈敏度好抗電磁干擾能力�(qiáng)等顯著優(yōu)�(diǎn)被認(rèn)為是最有潛力的局� 放電在線檢測(cè)方法但是超高頻檢�(cè)用微帶天� 傳感器目前還在研究之中制造工藝要求甚高技�(shù)尚不成熟�

  2.非電量檢�(cè)�

  局部放電發(fā)生時(shí) 常伴有光聲熱等現(xiàn)象的 �(fā)生對(duì)此局部放電檢�(cè)技�(shù)中也相應(yīng)出現(xiàn)了光 �(cè)法聲�(cè)法紅外熱�(cè)法等非電量檢�(cè)方法� 之電檢測(cè)法非電量檢測(cè)方法具有抗電磁干擾能� �(qiáng)與試樣電容無�(guān)等優(yōu)�(diǎn)�

  2.1 聲測(cè)�

  介質(zhì)中發(fā)生局部放電時(shí) 其瞬�(shí)釋放的能量將 放電源周圍的介質(zhì)加熱使其蒸發(fā)效果就像一�(gè)� 爆炸此時(shí)放電源如同一�(gè)聲源向外�(fā)出聲� 由于放電持續(xù)�(shí)間很短所�(fā)射的聲波頻譜很寬 可達(dá)到數(shù)MHz 要有效檢�(cè)聲信�(hào)并將其轉(zhuǎn)化為� 信號(hào)傳感器的選擇是關(guān)鍵常用的聲傳感器有用 于氣體中的電容麥克風(fēng)condenser microphone 電介體麥克風(fēng)electrets microphone 和動(dòng)�(tài)麥克�(fēng)dynamic microphone 用于液體中類似于聲納� 所謂水中聽診器hydrophone 用于固體中的�(cè)� 儀accelerometer 和聲�(fā)射acoustic emission 傳感� 在聲-電傳感器中工作頻帶和靈敏度是兩�(gè)最為重要的指標(biāo)若傳感器工作頻帶過窄脈沖� �(yīng)�(shí)間過�(zhǎng)容易造成信號(hào)混疊故必須保證傳感器� 一定的工作頻帶而在寬頻傳感器中要求傳感�,幾何尺寸必須小于聲波波�(zhǎng)但是減小傳感器體積會(huì)�(dǎo)致傳感器�(cè)量面積減小�(jìn)而降低測(cè)試靈� 度反之若為了增大靈敏度而增大傳感器幾何� 寸又�(huì)�(dǎo)致傳感器工作頻帶減小�(shí)際設(shè)�(jì)中往 往�(jié)合現(xiàn)�(chǎng)條件折中考慮這兩方面的要� 較之電測(cè)� 聲測(cè)法在�(fù)雜設(shè)備放電源定位� 面有�(dú)到的�(yōu)�(diǎn)但是由于聲波在傳播途徑中衰 減畸變嚴(yán)重聲�(cè)法基本不能反映放電量的大� [17] 這使得實(shí)際中一般不�(dú)立使用聲�(cè)法而將� �(cè)法和電測(cè)法結(jié)合起來使�

  2.2 光測(cè)�

  近年來采用光�(cè)法在局部放電特征及介質(zhì)老化,機(jī)理等方面的研究做了大量工作但是由于傳� 器必須侵入設(shè)備且�(shè)備透光性能不好或者根本不 能透光光測(cè)法只能測(cè)試表面放電和電暈放電� 在現(xiàn)�(chǎng)中光�(cè)法基本上沒有直接�(yīng)� 近年� 隨著光纖技�(shù)的發(fā)展將光纖技�(shù)� 聲測(cè)法相�(jié)合提出了�-光測(cè)法該方法采用光纖傳感器局部放電產(chǎn)生的聲波壓迫使得光纖性質(zhì)� 變導(dǎo)致光纖輸出信�(hào)改變從而可以測(cè)得放� �(guó)外在電力變壓器和GIS �(shè)備中均有相關(guān)�(yīng)用[18] Black Burn 等人將光纖傳感器伸入到變壓器�(nèi)部測(cè)量局放當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)超聲波在 油中傳播這種�(jī)械壓力波擠壓光纖引起光纖� 形導(dǎo)致光折射率和光纖�(zhǎng)度的變化從而光波將 被調(diào)制通過適當(dāng)?shù)慕庹{(diào)器即可測(cè)量出超聲波可 �(shí)�(xiàn)放電定位�

  2.3 化學(xué)檢測(cè)�

  �(dāng)電力�(shè)備絕緣中�(fā)生局部放電時(shí),各種絕緣材料會(huì)�(fā)生分解破壞產(chǎn)生新的生成物通過檢測(cè) 生成物的組成和濃度可以判斷局部放電的狀�(tài)?;瘜W(xué)檢測(cè)方法一般檢�(cè)氣體液體絕緣介質(zhì)已在 GIS 變壓器等�(shè)備上有相�(guān)�(yīng)�。在 GIS 中局部放電會(huì)使SF6 氣體分解主要 生成SOF2 和SO2F2 � 用氣體傳感器檢測(cè)這兩種氣體的含量即可檢測(cè)是否有局部放電產(chǎn)��

  在電力變壓器� 油色譜分析DGA 方法� 一種簡(jiǎn)單經(jīng)�(jì)有效的在線監(jiān)�(cè)方法它通過� 譜柱氣體傳感器分離檢�(cè)出變壓器油中各種� 溶性氣體的含量并由此判斷變壓器絕緣狀� 。在大型氣冷�(fā)電機(jī)� 也有�(yīng)用化�(xué)檢測(cè)法對(duì) 流通冷卻氣體�(jìn)行采樣檢�(cè)�(jìn)而判斷絕緣狀 �(tài)的例子但是至今為止化�(xué)檢測(cè)法仍只能� 性檢�(cè)是否有局部放電產(chǎn)生基本不能反映放電的 性質(zhì)�(qiáng)度和位置 ,在眾多非電量檢�(cè)� 超聲�(cè)法和化學(xué)檢測(cè)�,受到人們普遍關(guān)注超聲測(cè)法能夠有效地定位放電 源化�(xué)檢測(cè)法在氣體液體絕緣介質(zhì)中應(yīng)用廣� 但非電量檢測(cè)法較之電量檢�(cè)法靈敏度不高且很 難或者不能對(duì)放電性質(zhì)放電�(qiáng)度�(jìn)行判斷故� 和電檢測(cè)法結(jié)合應(yīng)用作為電檢測(cè)法的輔助檢測(cè)手段�

�(cè)量原�

  局放儀�(yùn)用的原理是脈沖電流法原理,即�(chǎn)生一次局部放電時(shí),試品Cx兩端�(chǎn)生一�(gè)瞬時(shí)電壓變化Δu,此�(shí)若經(jīng)過電Ck耦合到一檢測(cè)阻抗Zd上,回路就會(huì)�(chǎn)生一脈沖電流I,將脈沖電流�(jīng)檢測(cè)阻抗�(chǎn)生的脈沖電壓信息,予以檢�(cè)、放大和顯示等處�,就可以�(cè)定局部放電的一些基本參量(主要是放電量q�。在這里需要指出的是,試品�(nèi)部實(shí)際的局部放電量是無法測(cè)量的,因?yàn)樵嚻�?nèi)部的局部放電脈沖的傳輸路徑和方向是極其�(fù)雜的,因此我們只有通過�(duì)比法來檢�(cè)試品的視在放電電�,即在測(cè)試之前先在試品兩端注入一定的電量,調(diào)節(jié)放大倍數(shù)來建立標(biāo)�,然后將在實(shí)際電壓下收到的試品內(nèi)部的局部放電脈沖和�(biāo)尺�(jìn)行對(duì)�,以此來得到試品的視在放電電��

表征參數(shù)

  局部放電是比較�(fù)雜的物理�(xiàn)象,必須通過多種表征參數(shù)才能全面的描繪其狀�(tài),同�(shí)局部放電對(duì)絕緣破壞的機(jī)理也是很�(fù)雜的,也需要通過不同的參�(shù)來評(píng)定它�(duì)絕緣的損害,目前我們只�(guān)心兩�(gè)基本參數(shù)�

  1、視在放電電�--在絕緣體中發(fā)生局部放電時(shí),絕緣體上施加電壓的兩端出現(xiàn)的脈�(dòng)電荷稱之為視在放電電荷,單位用皮庫(pc)表�,通常以穩(wěn)定出�(xiàn)的視在放電電荷作為該試品的放電量�

  2、放電重�(fù)�--在測(cè)量時(shí)間內(nèi)每秒中出�(xiàn)的放電次�(shù)的平均值稱為放電重�(fù)�,單位為�/�,放電重�(fù)率越高,�(duì)絕緣的損害越��

�(chǎn)生原�

  在電�(chǎng)作用�,絕緣系�(tǒng)中只有部分區(qū)域發(fā)生放�,但尚未擊穿,(即在施加電壓的導(dǎo)體之間沒有擊穿)。這種�(xiàn)象稱之為局部放�。局部放電可能發(fā)生在�(dǎo)體邊�,也可能�(fā)生在絕緣體的表面上和�(nèi)�,發(fā)生在表面的稱為表面局部放�。發(fā)生在�(nèi)部的稱為�(nèi)部局部放電。而對(duì)于被氣體包圍的導(dǎo)體附近發(fā)生的局部放電,稱之為電�。由� 總結(jié)一下局部放電的定義,指部分的橋接導(dǎo)體間絕緣的一種電氣放�,局部放電產(chǎn)生原因主要有以下幾種�   1、電�(chǎng)不均��   2、電介質(zhì)不均勻�   3、制造過程的氣泡或雜�(zhì)。最�(jīng)常發(fā)生放電的原因是絕緣體�(nèi)部或表面存在氣泡;其次是有些�(shè)備的�(yùn)行過程中�(huì)�(fā)生熱脹冷�,不同材料特別是導(dǎo)體與介質(zhì)的膨脹系�(shù)不同,也�(huì)逐漸出現(xiàn)裂縫;再有一些是在運(yùn)行過程中有機(jī)高分子的老化,分解出各種揮發(fā)�,在高場(chǎng)�(qiáng)的作用下,電荷不斷地由導(dǎo)體�(jìn)入介�(zhì)�� 在注入點(diǎn)上就�(huì)使介�(zhì)氣化�

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