局部放电测量的基本知识

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1、局部放电测量的基本知识邱昌容徐阳西安交大科技园博源电气有限责任公司序言局部放电（PD）是表征高压电气设备绝缘性能的重要参数，也是发生绝缘故障的有效先兆信息。通过局部放电的检测,特别是在线监测，将为避免事故的发生和实行状态检修创造条件。因此PD在线监测已引起广泛的关注。为了让用户基本上了解有关PD的机理，测量技术，测试结果的分析、判断，以及本公司生产的PD在线监测系统。针对用户关心的问题，编写这本小册子。目录一、什么是PD，如何产生3二、为什么要测量局部放电？3三、有哪些测量局部放电的方法3四、有哪些PD表征参数3五、什么是局部放电谱图3六、视

2、在放电电荷如何定量3七、为什么要对变压器局部放电进行在线监测3八、PD在线监测的关键技术是什么3九、BYT-II系统的工作原理及其特点是什么3十、如何进行绝缘诊断3一、什么是PD，如何产生局部放电是指在绝缘系统中，只有局部区域发生放电，而没有击穿，即放电没有贯穿施加电压的导体之间。局部放电可能出现在绝缘体内部、绝缘体与导体的界面上，以及绝缘体表面。导体周围都是气体时，导体边缘的PD称为电晕。产生局部放电的根本原因是电场不均匀。这可能是由于导体尖端，或毛刺；也可能是绝缘体内部或界面存在气泡、裂纹、杂质、或是绝缘系统由多种介质复合组成。只要在局部

3、区域的电场强度超过该区域材料的击穿场强时，在该区域就会出现放电，即产生局部放电。例如变压器油纸中含有气泡，则气泡中的电场强度E0比其周围油纸中的电场强Ep要大εp/ε0倍。εp为油纸的相对介电常数约2.2；ε0为空气的相对介电常数约为1，故E0＝2.2Ep而气体的击穿场EB0为3kV/mm(大气压力下)而油纸的击穿场强高达15kV/mm，很明显气泡首先放电而油纸仍然保持绝缘特性，这就出现局部放电。此外还可能因导体接触不好或有浮动电位的金属体产生的PD。二、为什么要测量局部放电？局部放电会使周围的介质发生物理和化学变化，从而逐渐降低其绝缘性能，

4、即发生老化，最终导致击穿。这个过程是很复杂的，一般认为有以下几种形式：1、带电质点轰击：21在放电过程中，由于电离产生的电子、正负离子，在电场中具有的能量可达10eV以上，而一般高聚物的键能只有几个eV。如C-H键能为3.5eV，C=C键能为6.2eV，因此这些带电质点轰击周围绝缘材料，就可能使高聚物裂解而变为低分子，降低了绝缘性能。2、热效应：在放电点上温度很高，可能产生热裂解，或促进化学反应，甚至使有机材料炭化，由此增大电导和损耗，降低绝缘性能。3、生成活性物质：最常见的如放电产生臭氧，在湿度大的环境下会产生各种酸如硝酸、草酸这将严重腐蚀

5、绝缘材料。此外，还有放电产生的各种射线如γ射线、χ射线、放电产生的机械应力、声波都会对材料起破坏性作用。对于不同材料在不同的条件下电老化的机理可能不同，一般是以其中之一为主，其他同时存在。如油浸纸变压器中局部放电，会使油分解出各种气体如氢气、乙炔等碳氧化合物，纸分解出糠醛，由过氧化物形成X腊从而降低了油纸绝缘的性能。对于固体绝缘体，从局部放电起始到绝缘体发生击穿，一般都会经历树枝状的放电发展过程，从发生过故障的变压器解剖检查中，经常会观察到在围屏、填块、绕组或引线的故障点上有树枝状的放电痕迹。在树枝放电发展过程中由于通道中的气体组分、气压、树

6、枝形状的变化，通道中空间电荷和通道壁上陷入的空间电荷，以及因放电而使壁上的电导增大，都会导致PD状态不断变化，但在发生击穿的前期，一般都变得更为剧烈。21局部放电与绝缘缺陷和老化有密切的内在联系，可以通过测得的局部放电的特征来诊断绝缘状态，预示绝缘故障。特别是对于突发性的故障更为有效。因为介质损耗因数、绝缘电阻等参数是决定于绝缘系统的整体特性，而局部放电和绝缘的击穿一样是决定于系统中某一弱点，因此PD能更灵敏的预示击穿的发生；同时PD能表征绝缘状态的瞬时变化，而不像DGA需要较长的累积时间，因此它能更及时的预示故障的发生。一、有哪些测量局部放

7、电的方法1、几种测量方法：局部放电会产生各种现象，如有电荷交换、电能损耗、电磁波辐射、发生声波、发光、发热以及分解出各种气体或生成新的物质。于是可以通过捕获这些信息来检测局部放电。目前实用最多的是脉冲电流法，此外也有采用超高频法、超声法、DGA法（油中含气）紫外光学法等，（1）超声法：抗干扰能力强，装置简单可靠，但不能定量，信号较弱。近年采用光纤传感器（埋在内部）可提高灵敏度。适用于定位及电容量大的试品。（2）超高频法：抗干扰能力强，不能定量，受信号传播过程的影响大，正在不断的改进传感器，已成功地应用于GIS，发电机的PD监测，变压器用的很少

8、。（3）脉冲电流法：应用最广，是IEC和GB推荐的方法。可定量，灵敏度高，获得的PD信息多，但干扰大，在线监测中首先要解决抗干扰问题。21（4）DGA法：可以测油纸