局放儀的使用培訓資料

局放儀的使用培訓資料上海松寶科技開展上海電開工具研究所目錄局部放電的定義及產生原因局部放電的原理、過程及危害局部放電的表征參數局部放電測量原理測量中的干擾及抗干擾方法局部放電試驗的電路主要接法及優(yōu)缺點各種試品的測試接線及加壓方法測試步驟圖譜簡介局部放電的定義及產生原因在電場作用下，絕緣系統(tǒng)中只有局部區(qū)域發(fā)生放電，而沒有擊穿施加電壓的導體之間，既尚未擊穿，這種現(xiàn)象稱之為局部放電。對于被氣體包圍的導體附近發(fā)生的局部放電稱之為電暈。局部放電可能發(fā)生在導體邊上，也可能發(fā)生在絕緣體的外表上和內部，發(fā)生在外表的稱為外表局部放電，發(fā)生在內部的稱為內部局部放電，由此，總結一下局部放電的定義，指局部的橋接在導體間絕緣的一種電氣放電，局部放電產生原因主要有以下幾種：1、電場不均勻。2、電介質不均勻。3、制造過程的氣泡或雜質最經常發(fā)生放電的原因是絕緣體內部或外表存在氣泡，其次是有些設備的運行過程中會發(fā)生熱脹冷縮，不同材料特別是導體與介質的膨脹系數不同，也會逐漸出現(xiàn)裂縫，再有一些是在運行過程中有機高分子的老化，分解出各種揮發(fā)物，在高場強的作用下，電荷不斷的由導體進入介質中，在注入點上就會使介質氣化。二、局部放電的原理、過程及危害1、局部放電的原理電子碰撞電離理論，在電場被加速的自由電子與氣體中性分子碰撞，當電子的動能足夠高時，就會使中性分子激發(fā)出電子，形成新的自由電子和正離子，由此循環(huán)形成電子雪崩。2、局放電的過程Gemant最早對模擬實際氣隙與人工氣隙作了大量研究，用電容器與火花間隙的各種組合來模擬，whitehead等人提出了氣隙放電的等值電路，后來mason用這個電路對放電的過程作了較好的描述，下面就對交流電壓下局部放電的abc等值模擬電路予以介紹。介質內部含有氣泡，在交流電壓下產生的內部放電特性可由圖1-1的模擬電路〔abc等值電路〕予以表示；其中Cc是模擬介質中產生放電間隙〔如氣泡〕的電容；Cb代表與Cc串連局部介質的合成電容；Ca表示其余局部介質的電容?！瞐〕實際介質〔b〕模擬電路Ⅰ－介質有缺陷〔氣泡〕的局部〔虛線表示〕Ⅱ－介質無缺陷局部圖1-1表示具有內部放電的模擬電路圖1-1中以并聯(lián)一對火花間隙的電容c來模擬產生局部放電的內部氣泡。圖1-2表示了在交流電壓下局部放電的發(fā)生過程。圖1-2介質內單氣泡對交流電壓下的局部放電過程u〔t〕－外施交流電壓uc〔t〕－氣泡不擊穿時在氣泡上的電壓uc’〔t〕－有局部放電時氣泡上的實際電壓vc－氣泡的擊穿電壓vr－氣泡的剩余電壓us－局部放電起始電壓〔瞬時值〕ur－與氣泡剩余電壓vr對應的外施電壓ir－氣泡中的放電電流電極間總電容cx＝ca+〔cb×cc〕/〔cb+cc〕=ca電極間施加交流電壓u〔t〕時，氣泡電容Cc上對應的電壓為Uc〔t〕。如圖2-1所示，此時的uc〔t〕所代表的是氣泡被擊穿時的電壓的曲線。Uc〔t〕＝U〔t〕×Cb/Cc+Cb外施電壓u〔t〕上升時，氣泡上電壓Uc〔t〕也上升，當U〔t〕上升到Us時，氣泡上電壓Uc到達氣泡擊穿電壓，氣泡擊穿，產生大量的正、負離子，在電場作用下各自遷移到氣泡上下壁，形成空間電荷，建立反電場，削弱了氣泡內的總電場強度，使放電熄滅，氣泡又恢復絕緣性能，這樣的一次放電持續(xù)時間是極短暫的，對一般的空氣氣泡來說，大約只有幾個毫微秒〔10的負8次方到10的負9次方秒〕，所以電壓Uc〔t〕幾乎瞬間從Vc降到Vr，Vr是剩余電壓，而氣泡上電壓Uc’〔t〕將隨U〔t〕的增大繼續(xù)由Vr再次升高到Vc時，氣泡再一次擊穿，發(fā)生又一次局部放電，但此時相應的外施電壓比Us小，為〔Us-Ur〕，這是因為氣泡上有剩余電壓Vr的內電場作用的結果。Ur是與氣泡剩余電壓Vr相應的外施電壓，如此反復上述過程，即外施電壓每增加〔Us-Ur〕，就產生一次局部放電，直到前一次放電熄滅后，Uc’〔t〕上升到峰值時共增加量缺乏以達Vc〔相當于外施電壓的增量Δ比〔Us-Ur〕小〕為止。此后，隨著外施電壓U〔t〕經過峰值Um后減小，外施電壓在氣泡中建立反方向電場，由于氣泡中原存的剩余電壓內電場與外電場方向相反，故外施電壓須經〔Us+Ur〕的電壓變化，才能使用氣泡上的電壓到達擊穿電壓Vc。假定正、負方向擊穿電壓Vc相等，產生一次局部放電，放電很快熄滅，氣泡中電壓瞬時降到剩余電壓Vr〔也假定正、負方向相同〕，外施電壓連續(xù)下降，當再下降〔Us-Ur〕時，氣泡電壓就又到達Vc從而又產生一次局部放電，如此重復上述過程，直到外施電壓升到反向峰值—Um的增量Δ缺乏以到達〔Us-Ur〕為止，外施電壓經過一Um峰值后，氣泡上的外電場方向又變?yōu)檎较?，與氣泡剩余電壓方向相反，故外施電壓又須上升〔Us+Ur〕產生第一次放電，熄滅后每經過〔Us-Ur〕的電壓上升就產生一次放電，重復前面所介紹的過程，如圖1-2所示。產生局放時，局部地區(qū)空間電荷密度變大，電流集中，可以發(fā)出光、熱、音響和電磁發(fā)射，在放電能量作用下，使絕緣高分子有機物質產生一系列的物理化學變化，造成外表侵蝕和局部過熱，使絕緣性能劣化，隨著局部放電的開展，放電點向前開展，放電通道漸漸增長，分枝增多，形成樹枝狀放電，最后形成貫穿性通道，即導致?lián)舸?。在油紙絕緣中的局部放電，會在油中形成不同的X臘，散熱能力降低，易導致熱擊穿，局部放電也易使紙纖維斷裂、碳化，因此，局部放電對于加速絕緣老化、縮短絕緣壽命所造成的危害是不可低估的。三、局部放電的表征參數局部放電是比擬復雜的物理現(xiàn)象，必須通過多種表征參數才能全面的描繪其狀態(tài)，同時局部放電對絕緣破壞的機理也是很復雜的，也需要通過不同的參數來評定它對絕緣的損害，目前我們只關心兩個根本參數：1、視在放電電荷—在絕緣中發(fā)生局部放電時，絕緣體上施加電壓的兩端出現(xiàn)的脈動電荷稱之為視在放電電荷，單位用皮庫〔PC〕表示，通常以穩(wěn)定出現(xiàn)的最大視在放電電荷作為該試品的放電量。2、放電重復率—在測量時間內每秒中出現(xiàn)的放電次數的平均值稱為放電重復率，單位為次/秒，放電重復率越高，對絕緣的損害越大。四、局部放電的測量原理：局放儀運用的原理是脈沖電流法原理，即產生一次局部放電時，試品Cx兩端產生一個瞬時電壓變化Δu，此時假設經過電容Ck耦合到一檢測阻抗Zd上，回路就會產生一脈沖電流I，將脈沖電流流經檢測阻抗產生的脈沖電壓信息予以檢測、放大和顯示等處理，就可以測定局部放電的一些根本參數〔主要是電量q〕。在這里需要指出的是，試品內部實際的局部放電量是無法測量的，因為試品內部的局部放電脈沖的傳輸路徑和方向是極其復雜的，因此我們只有通過比照法來檢測試品的視在放電電荷，即在測試之前先在試品兩端注入一定的電量，調節(jié)放大倍數來建立標尺，然后在實際電壓下將收到的試品內部的局部放電脈沖和標尺進行比照，以此來得到試品的視在放電電荷。五、測量中的干擾及抗干擾方法1、測量中的干擾分類干擾有來自電網的和來自空間的，按表現(xiàn)形式又分為固定的和移動的，主要的干擾有以下一些：懸浮電位物體放電，通過對地雜散電容耦合。外部尖端電暈?？煽毓柙卩徑\行。繼電器、接觸器、輝光管等動作。接觸不良。無線電干擾熒光燈干擾電動機干擾中高頻工業(yè)設備2、抗干擾方法采用帶調壓器、隔離變壓器和濾波器的控制電源。設置屏蔽室，可只屏蔽試驗回路局部?？煽康膯吸c接地，將試驗回路系統(tǒng)設計成單點接地結構，接地電阻要小，接地點要與一般試驗室的地網及電力網中線分開。采用高壓濾波器。用平衡法或橋式。利用時間窗。用干擾判別裝置。采用較窄頻帶。在高壓端加高壓屏蔽罩或半導體橡膠帽防電暈干擾。六、局放試驗電路的主要接法及優(yōu)缺點1、標準試驗電路，又稱并聯(lián)法，適用于必須接地的試品。其缺點是高壓引線對地雜散電容并聯(lián)在Cx上，會降低測試靈敏度。2、接法的串連法，其要求試品低壓端對地浮置。其優(yōu)點是變壓器入口電容、高壓線對地雜散電容與耦合電容Ck并聯(lián)，有利于提高試驗靈敏度，缺點是試品損壞時會損壞輸入單元。3、平衡法試驗電路：要求兩個試品相接近，至少電容量為同一數量級，其優(yōu)點是外干擾強烈的情況下，可取得較好抑制干擾的效果，并可消除變壓器雜散電容的影響，而且可做大電容試驗，缺點是須要兩個相似的試品，且當產生放電時，需設法判別哪個試品放電。七、各種試品的測試接線及加壓方法1、發(fā)電機的局部放電測試方法A、接線圖如下：檢測阻抗隔離濾波器檢測阻抗隔離濾波器B、試驗電壓及允許局放量如下表：整相繞組〔或分支〕的局部放電量不大于以下值定子電壓等級〔KV〕6KV10KV最高試驗電壓〔KV〕6KV10KV局部放電試驗電壓〔KV〕4KV6KV最大放電量〔PC〕15000PC2、變壓器的局部放電測試方法：A、接線圖如下：局放儀局放儀局放儀局放儀a、單相勵磁根本接線局放儀局放儀局放儀局放儀局放儀局放儀局放儀局放儀b、三相勵磁根本接線B、試驗電壓及允許局放量如下表：試驗電壓允許局放量Um1.5Um/1.732Q<500PC1.3Um/1.732Q<300PC3、互感器的局部放電測試方法A、接線圖如下：局放儀局放儀a、電流互感器接線局放儀局放儀b、電壓互感器接線B、試驗電壓及允許局放量如下表：接地形式互感器形式預加電壓>10S測量電壓>1min絕緣形式允許局部放電水平PC電網中性點絕緣或經消弧線圈接地電流互感器和相對地電壓互感器1.3Um1.1Um液體浸漬固體視放電量1002501.1Um/1.732液體浸漬固體1050相對相電壓互感器1.3Um1.1Um液體浸漬固體1050電網中性點有效接地電流互感器和相對地電壓互感器0.8×1.3Um1.1Um/1.732液體浸漬固體1050相對相電壓互感器1.3Um1.1Um液體浸漬固體10504、高壓套管的局部放電測試方法：A、接線圖如下：局放儀局放儀B、試驗電壓及允許局放量如下表：套管絕緣類型允許放電量〔pC〕1.05Un/1.7321.5Un/1.732油浸紙和膠浸紙1010膠粘紙100250澆鑄絕緣10氣體1010注：1.5Un/1.732的試驗電壓僅用于變壓器和電抗器套管。八、測試步驟簡介1、按照系統(tǒng)連接原理圖連接好系統(tǒng)。2、利用校正脈沖發(fā)生器進行系統(tǒng)放電量校正，例如用校正脈沖發(fā)生器〔JZF-9〕在試品兩端〔即Cx兩端〕注入50pC，調節(jié)放大器增益粗調〔22〕及細調〔23〕和PC設定按鈕〔21〕使數字表顯示50.0PC，至此校正完畢，關掉方波并取下。3、利用升壓裝置進行升壓，升至試驗電壓時，調節(jié)放大器粗調，使局部放電脈沖顯示在示波器上，大小適中。4、翻開判別開關〔16〕，調節(jié)閾電平粗調〔17〕和閾電平細調〔15〕，使有效指示燈〔19〕閃亮，記下此時的數字表值即為放電量值，將PD-KV開關〔2〕撥至KV，即可讀取電壓值，記下試驗結果。5、將電壓調至零，測試完畢。表達當中括號內數字代表開關編號，參照說明書前、后面板圖。九、圖譜簡介放電類型和干擾的初步識別先介紹一下示波屏上的橢圓掃描，它是順時針方向旋轉，正零標脈沖表示驗電壓開始由負變向正極性；負零標脈沖那么與之相反。兩零標間的中點為試驗電壓的正、負峰值部位。所以，根據放電的原理，可以知道放電應出現(xiàn)在正零標脈沖和負零標脈沖順時針轉到峰值處，即橢圓上的第一和第三象限。一典型的內部氣泡放電的波形特點：(圖8—01)放電主要顯示在試驗電壓由零升到峰值的兩個橢圓象限內。在起始電壓Ui時，放電通常發(fā)生在峰值附近，試驗電壓超過Ui時，放電向零相位延伸。兩個相反半周上放電次數和幅值大致相同〔最大相差至3﹕1〕。放電波形可辯。q與試驗電壓關系不大，但放電重復率n隨試驗電壓上升而加大。局部放電起始電壓Ui和熄滅電壓Ue根本相等。放電量q與時間關系不大。如果放電量隨試驗電壓上升而增大，并且放電波形變得模糊不可分辨，那么往往是介質內含有多種大小氣泡，或是介質外表放電。如果除了上述情況，而且放電幅值隨加壓時間而迅速增長〔可達100倍或更多〕，那么往往是絕緣液體中的氣泡放電，典型例子是油浸紙電容器的放電。(圖8—01)二金屬與介質間氣泡的放電波形特點：正半周有許多幅值小的放電，負半周有很少幅值大的放電。幅值相差可達10﹕1，其他同上。典型例子：絕緣與導體粘附不良的聚乙烯電纜的放電。q與試驗電壓關系不大。〔圖8—02〕〔圖8—02〕如果隨試驗電壓升高，放電幅值也增大，而且放電波形變得模糊，那么往往是含有不同大小多個氣泡，或是外露的金屬與介質外表之間出現(xiàn)的外表放電?！矆D8—03〕下面介紹一些主要視為干擾或非正常放電的情況：〔1〕懸浮電位物體放電波形特點：在電壓峰值前的正負半周兩個象限里出現(xiàn)幅值。脈沖數和位置均相同，成對出現(xiàn)。放電可移動，但它們間的相互間隔不變，電壓升高時，根數增加，間隔縮小，但幅值不變。有時電壓升到一定值時會消失，但降至此值又重新出現(xiàn)。原因：金屬間的間隙產生的放電，間隙可能是地面上兩個獨立的金屬體間〔通過雜散電容耦合〕也可能在樣品〔圖8—04〕內，例如屏蔽松散?！矆D8—04〕〔2〕外部尖端電暈放電波形特點：起始放電僅出現(xiàn)在試驗電壓的一個半周上，并對稱地分布在峰值兩側。試驗電壓升高時，放電脈沖數急劇增加，但幅值不變，并向兩側伸展。原因：空氣中高壓尖端或邊緣放電。如果放電出現(xiàn)在負半周，表示尖端處于高壓，如果放電出現(xiàn)在正半周那么尖端處于地電位。(圖8—05)((圖8—05)〔3〕液體介質中的尖端電暈放電波形特點：〔圖8—06〕放電出現(xiàn)在兩個半周上，對稱地分布在峰值兩側。每一組放電均為等間隔，但一組幅值較大的放電先出現(xiàn)，隨試驗電壓升高而幅值增大，不一定等幅值；一組幅值小的放電幅值相等，并且不隨電壓變化。原因：絕緣液體中尖端或邊緣放電。如一組大的放電出現(xiàn)在正半周，那么尖端處于高壓；如出現(xiàn)在負半周，那么尖端地電位?！矆D8—06〕〔4〕接觸不良的干擾圖形〔圖8—07〕波形特點：對稱地分布在實驗電壓零點兩側，幅值大致不變，但在實驗電壓峰值附近下降為零。波形粗糙不清晰，低電壓下即出現(xiàn)。電壓升高時，幅值緩慢增加，有時在電壓到達一定值后會完全消失。原因：實驗回路中金屬與金屬不良接觸的連接點；塑料電纜屏蔽層半導體粒子的不良接觸；電容器鋁箔的插接片〔圖8—07〕等〔可將電容器充電然后短路來消除〕?！?〕可控硅元件的干擾圖形〔圖8—08〕波形特點：位置固定，每只元件產生一個獨立訊號。電路接通，電磁耦合效應增強時訊號幅值增加，試驗調壓時，該脈沖訊號會發(fā)生高頻波形展寬，從而占位增加。原因：鄰近有可控硅元件在運行?！病矆D8—08〕〔6〕繼電器、接觸器、輝光管等動作的干擾。圖形〔圖8—09〕波形特點：分布不規(guī)那么或間斷出現(xiàn)，同試驗電壓無關。原因：熱繼電器、接觸器和各種火花試驗器及有火花放電的記錄器動作時產生?！矆D8—09〕〔7〕異步電機的干擾圖形〔圖8—10〕波形特點：正負半周出現(xiàn)對稱的兩簇訊號，沿橢圓時基逆向以不變的速度旋轉。原因：異步電機運行訊號耦合到檢測回路中來?！矆D8—10〕〔8〕熒光燈的干擾圖形〔圖8—11〕波形特點：欄柵狀，幅值大致相同的脈沖，伴有正負半波對稱出現(xiàn)的兩簇脈沖組。原因：熒光燈照明〔圖8—11〕〔9〕無線電干擾的干擾圖形〔圖8—12〕波形特點：幅值有調制的高頻正弦波，同試驗電壓無關。原因：無線、播送話筒、載波通訊等。〔〔圖8—12〕〔10〕電動機干擾的干擾圖形〔圖8—13〕波形特