第五章局部放电试验方案.ppt

第五章 局部放电试验 电力系统电压的不断提高和限制过电压措施的改进，使长期工作电压对设备绝缘的影响相对地显得日益重要。电气设备在工作电压下的局部放电是使绝缘老化并发展到击穿的重要原因。局部放电试验是检测绝缘内部局部放电的极好的方法。因此，局部放电试验已被定为高压设备绝缘试验的重要项目之一。 局部放电是一种复杂的物理过程除了伴随着电荷的转移和电能的损耗之外，还会产生电磁辐射、超声波、光、热以及新的生成物等。从电性方面分析，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，气泡的放电就暂停，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。目前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或者放电能量测量出来。其中电荷q称为视在放电量。 二、局部放电的机理 1、局部放电的发生机理 中，Cgr是从Cg两端看到的电容，它等于 局部放电脉冲的形成时间，除了极端不均匀电场和油中放电的情况之外，一般是在0.01s以下，而且认为Vr大致是零。在上述前提下，观察一下各个电气量的情况（局部放电几个主要参量）。 （1）视在放电电荷q。它是指将该电荷瞬时注入试品两端时，引起试品两端电压的瞬时变 化量与局部放电本身所引起的电压瞬时变化量相等的电荷量，视在电荷一般用pC(皮 库)来表示。 （2）局部放电的试验电压。它是指在规定的试验程序中施加的规定电压，在此电压下， 试品不呈现超过规定量值的局部放电。 （3）局部放电能量。是指因局部放电脉冲所消耗的能量。 （4）局部放电起始电压Vi。当加于试品上的电压从未测量到局部放电的较低值逐渐增加 时，直至在试验测试回路中观察到产生这个放电值的最低电压。实际上，起始电压 ui是局部放电量值等于或超过某一规定的低值的最低电压。 （5）局部放电熄灭电压Ve。当加于试品上的电压从已测到局部放电的较高值逐渐降低 时，直至在试验测量回路中观察不到这个放电值的最低电压。实际上，熄灭电压ue 是局部放电量值等于或小于某一规定值时的最低电压。 （6）放电发生重复率。每秒放电重复的次数，一般是记下交流电压半周内发生的放电次 数数。在被试品上施加的电压很低时，无局部放电发生；当施加的电压超过放电起 始电压并继续上升，则放电的次数随电压的增加而增加。放电发生重复率与外施电 压的频率与幅值有关。 下面所述的电压，电容，电荷及电能的单位分别采用（V），（F），（C）及（J）表 示。根据式（5-5），各个局部放电脉冲的放电电荷为 利用式（5-6），消去 ，可得 现设，Cg放电时的外施电压瞬时值为Vs(局部放电起始电压的波峰值)，利用式（5-2），w成为下列形式。 （1）内部放电 （2）表面放电 如在电场中介质有一平行于表面的场强分量，当其这个分量达到击穿场强时，则可能出现表面放电。这种情况可能出现在套管法兰处、电缆终端部，也可能出现在导体和介质弯角表面处，见图5-3。内介质与电极间的边缘处，在r点的电场有一平行于介质表面的分量，当电场足够强时则产生表面放电。在某些情况下，可以计算空气中的起始放电电压。 （3）电晕放电 电晕放电是在电场极不均匀的情况下，导体表面附近的电场强度达到气体的击穿场强时所发生的放电。在高压电极边缘，尖端周围可能由于电场集中造成电晕放电。电晕放电在负极性时较易发生，也即在交流时它们可能仅出现在负半周。电晕放电是一种自持放电形式，发生电晕时，电极附近出现大量空间电荷，在电极附近形成流注放电。现以棒—板电极为例来解释，在负电晕情况下，如果正离子出现在棒电极附近，则由电场吸引并向负极运动，离子冲击电极并释放出大量的电子，在尖端附近形成正离子云。负电子则向正极运动，然后离子区域扩展，棒极附近出现比较集中的正空间电荷而较远离电场的负