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局部放電試驗(yàn)對(duì)于高壓設(shè)備絕緣試驗(yàn)的意義

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隨著電力系統(tǒng)電壓的不斷提高,電氣設(shè)備在工作電壓下的局部放電是使絕緣老化并發(fā)展到擊穿的重要原因。局部放電試驗(yàn)是檢測(cè)絕緣內(nèi)部局部放電的極好的方法。因此,局部放電試驗(yàn)已被定為高壓設(shè)備絕緣試驗(yàn)的重要項(xiàng)目之一。

數(shù)字式局部放電檢測(cè)系統(tǒng)


    一、局部放電的特征
    局部放電是指發(fā)生在電極之間但并未貫穿電極的放電,它是由于設(shè)備絕緣內(nèi)部存在弱點(diǎn)或生產(chǎn)過(guò)程中造成的缺陷,在高電場(chǎng)強(qiáng)度作用下發(fā)生重復(fù)擊穿和熄滅的現(xiàn)象。它表現(xiàn)為絕緣內(nèi)氣體的擊穿、小范圍內(nèi)固體或液體介質(zhì)的局部擊穿或金屬表面的邊緣及尖角部位場(chǎng)強(qiáng)集中引起局部擊穿放電等。這種放電的能量是很小的,所以它的短時(shí)存在并不影響到電氣設(shè)備的絕緣強(qiáng)度。但若電氣設(shè)備絕緣在運(yùn)行電壓下不斷出現(xiàn)局部放電,這些微弱的放電將產(chǎn)生累積效應(yīng)會(huì)使絕緣的介電性能逐漸劣化并使局部缺陷擴(kuò)大,最后導(dǎo)致整個(gè)絕緣擊穿。
    局部放電是一種復(fù)雜的物理過(guò)程,除了伴隨著電荷的轉(zhuǎn)移和電能的損耗之外,還會(huì)產(chǎn)生電磁輻射、超聲波、光、熱以及新的生成物等。從電性方面分析,產(chǎn)生放電時(shí),在放電處有電荷交換、有電磁波輻射、有能量損耗。最明顯的是反映到試品施加電壓的兩端,有微弱的脈沖電壓出現(xiàn)。當(dāng)試品中的氣隙放電時(shí),相當(dāng)于試品失去電荷q,并使其端電壓突然下降△U,這個(gè)一般只有微伏級(jí)的電源脈沖疊加在千伏級(jí)的外施電壓上。所有局部放電測(cè)試設(shè)備的工作原理,就是將這種電壓脈沖檢測(cè)出來(lái)。其中電荷q稱為視在放電量。
    二、局部放電的機(jī)理
    1.局部放電的發(fā)生機(jī)理
    局部放電的發(fā)生機(jī)理可以用三電容模型來(lái)描述

電極組合的電氣等值回路
圖1-1 電極組合的電氣等值回路

 描述局部放電幾個(gè)主要參量。
    (1)視在放電電荷q。它是指將該電荷瞬時(shí)注入試品兩端時(shí),引起試品兩端電壓的瞬時(shí)變化量與局部放電本身所引起的電壓瞬時(shí)變化量相等的電荷量,視在電荷一般用pC(皮庫(kù))來(lái)表示。
    (2)局部放電的試驗(yàn)電壓。它是指在規(guī)定的試驗(yàn)程序中施加的規(guī)定電壓,在此電壓下,試品不呈現(xiàn)超過(guò)規(guī)定量值的局部放電。
    (3)局部放電能量。是指因局部放電脈沖所消耗的能量。
    (4)局部放電起始電壓Vi。當(dāng)加于試品上的電壓從未測(cè)量到局部放電的較低值逐漸增加時(shí),直至在試驗(yàn)測(cè)試回路中觀察到產(chǎn)生這個(gè)放電值的最低電壓。實(shí)際上,起始電壓ui是局部放電量值等于或超過(guò)某一規(guī)定的低值的最低電壓。
    (5)局部放電熄滅電壓Ve。當(dāng)加于試品上的電壓從已測(cè)到局部放電的較高值逐漸降低時(shí),直至在試驗(yàn)測(cè)量回路中觀察不到這個(gè)放電值的最低電壓。實(shí)際上,熄滅電壓ue是局部放電量值等于或小于某一規(guī)定值時(shí)的最低電壓。
    2.局部放電的分類
    局部放電是由于電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部存在的,在一定外施電壓下發(fā)生的局部的和重復(fù)的擊穿和熄滅現(xiàn)象。隨著絕緣內(nèi)部局部放電的發(fā)生,將伴隨著如光、熱、噪音、電脈沖、介質(zhì)損耗的增大和電磁波放射等現(xiàn)象的發(fā)生。這種放電可能出現(xiàn)在固體絕緣的空穴中,也可能在液體絕緣的氣泡中,或不同介電特性的絕緣層間,或金屬表面的邊緣尖角部位。所以以放電類型來(lái)分,大致可分為絕緣材料內(nèi)部放電、表面放電及電暈放電。
    (1)內(nèi)部放電
    在電氣設(shè)備的絕緣系統(tǒng)中,各部位的電場(chǎng)強(qiáng)度往往是不相等的,當(dāng)局部區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到電介質(zhì)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí),該區(qū)域就會(huì)出現(xiàn)放電,但這種放電并沒(méi)有貫穿施加電壓的兩導(dǎo)體之間,即整個(gè)絕緣系統(tǒng)并沒(méi)有擊穿,仍然保持絕緣性能,發(fā)生在絕緣體內(nèi)的稱為內(nèi)部局部放電。
    (2)表面放電
    如在電場(chǎng)中介質(zhì)有一平行于表面的場(chǎng)強(qiáng)分量,當(dāng)其這個(gè)分量達(dá)到擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí),則可能出現(xiàn)表面放電。這種情況可能出現(xiàn)在套管法蘭處、電纜終端部,也可能出現(xiàn)在導(dǎo)體和介質(zhì)彎角表面處,見(jiàn)圖1-2。內(nèi)介質(zhì)與電極間的邊緣處,在r點(diǎn)的電場(chǎng)有一平行于介質(zhì)表面的分量,當(dāng)電場(chǎng)足夠強(qiáng)時(shí)則產(chǎn)生表面放電。

介質(zhì)表面出現(xiàn)的局部放電
圖1-2 介質(zhì)表面出現(xiàn)的局部放電

 (3)電暈放電
    電暈放電是在電場(chǎng)極不均勻的情況下,導(dǎo)體表面附近的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到氣體的擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)所發(fā)生的放電。在交流電壓下,當(dāng)高壓電極存在尖端,電場(chǎng)強(qiáng)度集中時(shí),電暈一般出現(xiàn)在負(fù)半周,或當(dāng)接地電極也有尖端點(diǎn)時(shí),則出現(xiàn)負(fù)半周幅值較大,正半周幅值較小的放電。

數(shù)字式局部放電檢測(cè)系統(tǒng)專門(mén)用于變壓器、電機(jī)、互感器、電纜、GIS、開(kāi)關(guān)、避雷器等電設(shè)備的局部放電測(cè)量。其技術(shù)性能完成符合IEC-270標(biāo)準(zhǔn)及GB7354標(biāo)準(zhǔn)要求,是電器設(shè)備制作廠、發(fā)供電運(yùn)行部門(mén)、電力建設(shè)安裝調(diào)試部門(mén)的必備測(cè)試設(shè)備。


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