局部放電的波形和識別圖譜.doc

學(xué)習(xí)資料收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考局部放電的波形和識別圖譜( 補充件 ) A1 前言 局部放電電氣檢測的基本原理是在一定的電壓下測定試品絕緣結(jié)構(gòu)中局部放電所產(chǎn)生的高頻電流脈沖。在實際試驗時，應(yīng)區(qū)分并剔除由外界干擾引起的高頻脈沖信號，否則，這種假信號將導(dǎo)致檢測靈敏度下降和最小可測水平的增加，甚至造成誤判斷的嚴重后果。 在某一既定的試驗環(huán)境下，如何區(qū)別干擾信號，采取若干必要的措施，以保證測試的正確性，就成為一個較重要的問題。目前行之有效的辦法是提高試驗人員識別干擾波形的能力，正確掌握試品放電的特征、與施加電壓及時間的規(guī)律。經(jīng)驗表明：判斷正確與否在很大程度上取決于測試者的經(jīng)驗。掌握的波形圖譜越多，則識別和解決的方法也越快越正確。目前，有用計算機進行頻譜分析幫助識別，但應(yīng)用計算機的先決條件同樣需要預(yù)知各種干擾波和試品放電波形的特征?，F(xiàn)根據(jù)我國多年來的實際經(jīng)驗和國外曾經(jīng)發(fā)表過的一些圖譜，匯編成文，供參考。應(yīng)該指出，所介紹的放電波形，多屬處理成典型化的圖形，不可能包含全部可能發(fā)生的內(nèi)容。 A2 局部放電的干擾、抑制及識別的方法 圖 A1 干擾及其進入試驗回路的途徑 Tr 試驗變壓器； Cx 被試品； Ck 耦合電容器； Zm 測量阻抗； DD 檢測儀； M 鄰近試驗回路的金屬物件； U A 電源干擾； U B 接地干擾； U C 經(jīng)試驗回路雜散電容 C 耦合產(chǎn)生的干擾； U D 懸浮電位放電產(chǎn)生的干擾； U E 高壓各端部電暈放電的干擾； IA 試驗變壓器的放電干擾； IB 經(jīng)試驗回路雜散電感 M 耦合產(chǎn)生的輻 射干擾； I C 耦合電容器放電的干擾 A2.1 干擾類型和途徑 干擾將會降低局部放電試驗的檢測靈敏度，試驗時，應(yīng)使干擾水平抑制到最低水平。干擾類型通常有：電源干擾、接地系統(tǒng)干擾、電磁輻射干擾、試驗設(shè)備各元件的放電干擾及各類接觸干擾。這些干擾及其進入試驗回路的途徑見圖A1 。 a. 電源干擾。檢測儀及試驗變壓器所用的電源是與低壓配電網(wǎng)相連的，配電網(wǎng)內(nèi)的各種高頻信號均能直接產(chǎn)生干擾。因此，通常采用屏蔽式電源隔離變壓器及低通濾波器抑制，效果甚好。 b. 接地干擾。試驗回路接地方式不當，例如兩點及以上接地的接地網(wǎng)系統(tǒng)中，各種高頻信號會經(jīng)接地線耦合到試驗回路產(chǎn)生干擾。這種干擾一般與試驗電壓高低無關(guān)。試驗回路采用一點接地，可降低這種干擾。 c. 電磁輻射干擾。鄰近高壓帶電設(shè)備或高壓輸電線路，無線電發(fā)射器及其它諸如可控硅、電刷等試驗回路以外的高頻信號，均會以電磁感應(yīng)、電磁輻射的形式經(jīng)雜散電容或雜散電感耦合到試驗回路，它的波形往往與試品內(nèi)部放電不易區(qū)分，對現(xiàn)場測量影響較大。其特點是與試驗電壓無關(guān)。消除這種干擾的根本對策是將試品置于屏蔽良好的試驗室。采用平衡法、對稱法和模擬天線法的測試回路，也能抑制輻射干擾。 d. 懸浮電位放電干擾。鄰近試驗回路的不接地金屬物產(chǎn)生的感應(yīng)懸浮電位放電，也是常見的一種干擾。其特點是隨試驗電壓升高而增大，但其波形一般較易識別。消除的對策一是搬離，二是接地。 e. 電暈放電和各連接處接觸放電的干擾。電暈放電產(chǎn)生于試驗回路處于高電位的導(dǎo)電部分，例如試品的法蘭、金屬蓋帽、試驗變壓器、耦合電容器端部及高壓引線等尖端部分。試驗回路中由于各連接處接觸不良也會產(chǎn)生接觸放電干擾。這兩種干擾的特性是隨試驗電壓的升高而增大。消除這種干擾是在高壓端部采用防暈措施 ( 如防暈環(huán)等 ) ，高壓引線采用無暈的導(dǎo)電圓管，以及保證各連接部位的良 好接觸等。 f. 試驗變壓器和耦合電容器內(nèi)部放電干擾。這種放電容易和試品內(nèi)部放電相混淆。因此，使用的試驗變壓器和耦合電容器的局部放電水平應(yīng)控制在一定的允許量以下。 A2.2 識別干擾的基本依據(jù)局部放電試驗的干擾是隨機而雜亂無章的，因此難以建立全面的識別方法，但掌握各類放電時的時間、位置、掃描方向以及電壓與時間關(guān)系曲線等特性，有助于提高識別能力。 a. 掌握局部放電的電壓效應(yīng)和時間效應(yīng)。局部放電脈沖波形與各種干擾信號隨電壓高低、加壓時間的變化具有某種固有的特性，有些放電源 ( 干擾源 ) 隨電壓高低 ( 或時間的延長 ) 突變、緩變，而有些放電源卻是不變的，觀察和分析這類固有特性是識別干擾的主要依據(jù)。 b. 掌握試驗電壓的零位。試品內(nèi)部局部放電的典型波形，通常是對稱的位于正弦波的正向上升段，對稱地疊加于橢圓基線上，而有些干擾 ( 如高電位、地電位的尖端電暈放電 ) 信號是處于正弦波的峰值，認定橢圓基線上試驗電壓的零位。也有助于波形識別。但須指出，試驗電壓的零位是指施加于試品兩端電壓的零位，而不是指低壓勵磁側(cè)電壓的零位。目前所采用的檢測儀中，零位指示是根據(jù)高壓電阻分壓器的低壓輸出來定的，電阻分壓器的電壓等級一般最高為 50kV 。根據(jù)高電位、地電位尖端電暈放電發(fā)生在電壓峰值的特性，也可推算到試驗電壓 的零位，只要人為在高壓端設(shè)置一個尖端電暈放電即可認定。高壓端尖端電暈放電的脈沖都嚴格地疊加于正弦波的負峰值。 圖 A2 橢圓基線掃描方向識別 c. 根據(jù)橢圓基線掃描方向。放電脈沖與各種干擾信號均在時基上占有相應(yīng)的位置 ( 即反映正弦波的電角度 ) ，如前所述，試品內(nèi)部放電脈沖總是疊加于正向 ( 或反向 ) 的上升段，根據(jù)橢圓基線的掃描方向，可確定放電脈沖和干擾信號的位置。方法是注入一脈沖 ( 可用機內(nèi)方波 ) ，觀察橢圓基線上顯示的脈沖振蕩方向 ( 必要時可用 X 軸擴展 ) 即為橢圓基線的掃描方向，從而就能確定橢圓基線的相應(yīng)電角度，如圖 A2 所示。 d. 整個橢圓波形的識別。局部放電測試，特別是現(xiàn)場測試，將各種干擾抑制到很低的水平通常較困難。經(jīng)驗表明，在示波屏上所顯示的波形，即使有各種干擾信號，只要不影響識別與判斷，就不必花很大的精力將干擾信號全部抑制。 A3 局部放電的基本圖譜 A3.1 基本圖譜，見表 A1 。 表 A1 局部放電的基本圖譜 續(xù)表 A3.2 局部放電的基本圖譜說明 類型 1 放電模型：絕緣結(jié)構(gòu)中僅有一個與電場方向垂直的氣隙； 放電響應(yīng)：放電脈沖疊加于正及負峰之前的位置，對稱的兩邊脈沖幅值及頻率基本相等，但有時上下幅值的不對稱度 3：1仍屬正常； 放電量與試驗電壓的關(guān)系：起始放電后，放電量增至某一水平時，隨試驗電壓上升放電量保持不變。熄滅電壓基本相等或略低于起始電壓。 類型 2 放電模型：絕緣結(jié)構(gòu)中僅有一個與電場方向垂直的氣隙； 放電響應(yīng)：放電脈沖疊加于正及負峰之前的位置，對稱的兩邊脈沖幅值及頻率基本相等，但有時上下幅值的不對稱度 3：1仍屬正常； 放電量與試驗電壓的關(guān)系：起始放電后，放電量增至某一水平時，隨試驗電壓上升放電量保持不變。熄滅電壓基本相等或略低于起始電壓，若試驗電壓上升至某一值并維持較長時間 (如30min)，熄滅電壓將會高于起始電壓，且放電量將會下降；若試驗電壓維持達1h，熄滅電壓會更大于起始電壓，并且高于第一次(30min時)的值，放電量也進一步下降。 類型 3 放電模型： (1)兩絕緣體之間的氣隙放電 (2)表面放電 放電響應(yīng)：放電脈沖疊加于正及負峰之前的位置，對稱的兩邊脈沖幅值及頻率基本相等，但有時上下幅值的不對稱度 3：1仍屬正常。放電剛開始時，放電脈沖尚能分辨，隨后電壓上升，某些放電脈沖向試驗電壓的零位方向移動，同時會出現(xiàn)幅值較大的脈沖，脈沖分辨率逐漸下降，直至不能分辨； 放電量與試驗電壓的關(guān)系：起始放電后，放電量隨電壓上升而穩(wěn)定增長；熄滅電壓基本相等或低于起始電壓。 類型 4 放電模型：絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)含有各種不同尺寸的氣隙 (多屬澆注絕緣結(jié)構(gòu))； 放電響應(yīng)：放電脈沖疊加于正及負峰之前的位置，對稱的兩邊脈沖幅值及頻率基本相等，但有時上下幅值的不對稱度 31仍屬正常。放電剛開始時，放電脈沖尚能分辨，隨后電壓上升，某些放電脈沖向試驗電壓的零位方向移動，同時會出現(xiàn)幅值較大的脈沖，脈沖分辨率逐漸下降，直至不能分辨； 放電量與試驗電壓的關(guān)系：若試驗電壓上升或下降速率較快，起始放電后，放電量隨試驗電壓上升而穩(wěn)定增長，熄滅電壓基本相等或略低于起始放電電壓。如在某高電壓下維持一定時間 (如15min)，放電量會逐漸下降，熄滅電壓會略高于起始電壓(因澆注絕緣局部放電會導(dǎo)致氣隙內(nèi)壁四周產(chǎn)生導(dǎo)電物質(zhì))。 類型 5 放電模型：絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)僅含有一個扁平的氣隙 (多屬電機絕緣) 放電響應(yīng)：放電脈沖疊加于正及負峰之前的位置，對稱的兩邊脈沖幅值及頻率基本相等，但有時上下幅值的不對稱度 31仍屬正常。放電剛開始時，放電脈沖尚能分辨，隨后電壓上升，某些放電脈沖向試驗電壓的零位方向移動，同時會出現(xiàn)幅值較大的脈沖，脈沖分辨率逐漸下降，直至不能分辨； 放電量與試驗電壓的關(guān)系：起始放電后，放電量隨試驗電壓上升穩(wěn)定增長。如電壓上升及下降速率較快，熄滅電壓等于或略低于起始電壓；如在某高電壓下持續(xù)一段時間 (如10min)，熄滅電壓和起始電壓的幅值會降低，幅值略有上升。 類型 6 放電模型：絕緣結(jié)構(gòu)為液體與含有潮氣的紙板復(fù)合絕緣。電場下，紙板會產(chǎn)生氣泡，導(dǎo)致放電，進一步使氣泡增多； 放電響應(yīng)：如在某一高電壓下持續(xù) 1min，放電量迅速增長，若立即降壓，則熄滅電壓等于或略低于起始電壓；若電壓維持1min以上再降壓，放電量會隨電壓逐漸下降。如放電熄滅后立刻升壓則起始放電電壓幅值將大大低于原始的起始及熄滅電壓。若將絕緣靜止一天以上，則其起始、熄滅電壓將會復(fù)原； 放電量與試驗電壓的關(guān)系：如在某一高電壓下持續(xù) 1min，放電量迅速增長，若立即降壓，則熄滅電壓等于或略低于起始電壓；若電壓維持1min以上再降壓，放電量會隨電壓逐漸下降。如放電熄滅后立刻升壓則起始放電電壓幅值將大大低于原始的起始及熄滅電壓。若將絕緣靜止一天以上，則其起始、熄滅電壓將會復(fù)原。 類型 7 放電模型：絕緣結(jié)構(gòu)中僅含有一個氣隙，位于電極的表面與介質(zhì)內(nèi)部氣隙的放電響應(yīng)不同 放電響應(yīng)：放電脈沖疊加于電壓的正及負峰值之前，兩邊的幅值不盡對稱，幅值大的頻率低，幅值小的頻率高。兩幅值之比通常大于 31，有時達101。總的放電響應(yīng)能分辨出； 放電量與試驗電壓的關(guān)系：放電一旦起始，放電量基本不變，與電壓上升無關(guān)。熄滅電壓等于或略低于起始電壓。 類型 8 放電模型： (1)一簇不同尺寸的氣隙，位于電極的表面，但屬封閉型(2)電極與絕緣介質(zhì)的表面放電，氣隙不是封閉的； 放電響應(yīng)：放電脈沖疊加于電壓的正及負峰值之前，兩邊幅值比通常為 31有時達101；隨電壓上升，部份脈沖向零位方向移動，放電起始后，脈沖分辨率尚可；繼續(xù)升壓，分辨率下降，直至不能分辨； 放電量與試驗電壓的關(guān)系：放電起始后，放電量隨電壓的上升逐漸增大，熄滅電壓等于或略低于起始電壓。如電壓持續(xù)時間在 10min以上，放電響應(yīng)會有些變化 。 A4 干擾波的基本圖譜 A4.1 基本圖譜，見表 A3 。 表 A3 干擾波的基本圖譜 續(xù)表 A4.2 干擾波的基本圖譜說明 類型 9 干擾源：懸浮電位放電：在電場中兩懸浮金屬物體間，或金屬物與大地間產(chǎn)生的放電； 放電響應(yīng)：波形有現(xiàn)兩種情況： (1)正負兩邊脈沖等幅、等間隔及頻率相同(2)兩邊脈沖成對出現(xiàn)，對與對間隔相同，有進會在基線往復(fù)移動； 放電量與試驗電壓的關(guān)系：起始放電后有 3種類型：(1)放電量保持不變，與電壓有關(guān)，熄滅電壓與起始電壓完全相等 (2)電壓繼續(xù)上升，在某一電壓下放電突然消失；電壓繼續(xù)上升后再下降，會在前一消失電壓下再次出現(xiàn)放電(3)隨電壓上升，放電量逐漸減小，放電脈沖隨之增加。 類型 10 干擾源：針尖對平板或大地的氣體介質(zhì)； 放電響應(yīng)：較低電壓下產(chǎn)生電暈放電，放電脈沖總疊加于電壓的峰值位置。如位于負峰值處，放電源處于高電位；如位于正峰處，放電源處于低電位。這可幫助判斷電壓的零位； 放電量與試驗電壓的關(guān)系：起始放電后電壓上升，放電量保持不變，惟脈沖密度向兩邊擴散、放電頻率增加，但尚能分辨；電壓再升高，放電脈沖頻率增至逐漸不可分辨。 類型 11 干擾源：針尖對平板或大地的液體介質(zhì) 放電響應(yīng)：較低電壓下產(chǎn)生電暈放電，放電脈沖總疊加于電壓的峰值位置。如位于負峰值處，放電源處于高電位；如位于正峰處，放電源處于低電位。這可幫助判斷電壓的零位，一對脈沖對稱的出現(xiàn)在電壓正或負峰處，每一簇的放電脈沖時間間隔均各自相等。但兩簇的幅值及時間間隔不等，幅值較小的一簇幅值相等、較密； 放電量與試驗電壓的關(guān)系：一簇較大的脈沖起始電壓較低，放電量隨電壓上升增加；一簇較小的脈沖起始電壓較高，放電量與電壓無關(guān)，保持不變；電壓上升，脈沖頻率密度增加，但尚能分辨；電壓再升高，逐漸變得不可分辨。 類型 12 干擾源：試品內(nèi)部、試驗回路中導(dǎo)電部分的接觸不良； 放電響應(yīng)：兩簇脈沖位于試驗電源零位的不規(guī)則的干擾脈沖，基本等幅，與電壓成比例； 放電量與試驗電壓的關(guān)系：放電量與電壓成比例，有時接觸處完全導(dǎo)通時會使干擾自行消除。 類型 13 干擾源：回路中設(shè)備的鐵芯磁飽和產(chǎn)生的干擾。其原因為： (1)磁密過高(2)與回路的電容發(fā)生諧振(3)檢測儀頻帶在低限下頻率的不穩(wěn)定性； 放電響應(yīng)：帶有低頻振蕩的脈沖出現(xiàn)于時間基線上，振蕩周期大于檢測儀的分辨率； 放電量與試驗電壓的關(guān)系：干擾脈沖幅值隨電壓上升，電壓回零，脈沖即消失，與電壓持續(xù)時間無關(guān)。 類型 14 干擾源： (1)單個可控硅干擾脈沖(2)6極水銀整流器干擾(3)旋轉(zhuǎn)電機干擾(4)熒光燈產(chǎn)生的干擾； 放電響應(yīng)：響應(yīng)特性的范圍很寬，常有： (1)波形的位置上可以完全不規(guī)則或間斷(2)一個電壓周波可出現(xiàn)1、2、3、4、6或12根間斷彼此相等的單獨脈沖(3)試驗電壓與儀器電源的周波不很同步，干擾脈沖會在橢