1、复习、作业与预习复习、作业与预习复习复习第第5 5章章 绝缘诊断与绝缘试验绝缘诊断与绝缘试验作业作业5-15-1，5-45-4预习预习第第6 6章章 稳态高电压的产生稳态高电压的产生第第7 7章章 稳态高电压的测量稳态高电压的测量秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲1高电压工程第5章 监测诊断篇清华大学电机系周远翔秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲2第5章 绝缘诊断与绝缘试验5.1 绝缘监测和诊断的基本概念5.2 绝缘电阻和泄漏电流的测量5.3 介质损耗角正切的测量5.4 局部放电的测量5.5 耐压试验与预防性试验方法的特点总结5.7 绝缘的在线监测 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲35.1 5.1 绝缘监测和
2、诊断的基本概念绝缘监测和诊断的基本概念 绝缘的监测和诊断技术概念：电力设备绝缘电力设备绝缘在运行中受到电、热、机械、不良环境等各种因在运行中受到电、热、机械、不良环境等各种因素的作用，其性能将逐渐劣化，以致出现缺陷，素的作用，其性能将逐渐劣化，以致出现缺陷，造成故障，引起供电中断。通过对绝缘的试验和造成故障，引起供电中断。通过对绝缘的试验和各种特性的测量，了解并评估绝缘在运行过程中各种特性的测量，了解并评估绝缘在运行过程中的状态，从而能早期发现故障的技术称为绝缘的的状态，从而能早期发现故障的技术称为绝缘的监测和诊断技术监测和诊断技术 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲4绝缘的监测和诊断技术分类：1.
3、按照对设备造成的影响程度分类（两类）非破坏性试验，亦称绝缘特性试验：在较低电压下在较低电压下或用其它不会损伤绝缘的方法测量绝缘的各种情况，从而或用其它不会损伤绝缘的方法测量绝缘的各种情况，从而判断绝缘内部的缺陷判断绝缘内部的缺陷包含的种类：绝缘电阻试验、介质损耗角正切试验、绝缘电阻试验、介质损耗角正切试验、局部放电试验、绝缘油的气相色谱分析等局部放电试验、绝缘油的气相色谱分析等 破坏性试验，即耐压试验：以高于设备的正常运行电以高于设备的正常运行电压来考核设备的电压耐受能力和绝缘水平。耐压试验对绝压来考核设备的电压耐受能力和绝缘水平。耐压试验对绝缘的考验严格，能保证绝缘具有一定的绝缘水平或裕度；
4、缘的考验严格，能保证绝缘具有一定的绝缘水平或裕度；缺点并可能在试验时给绝缘造成一定的损伤缺点并可能在试验时给绝缘造成一定的损伤 包含的种类：交流耐压试验、直流耐压试验、雷电冲交流耐压试验、直流耐压试验、雷电冲击耐压试验及操作冲击耐压试验击耐压试验及操作冲击耐压试验 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲52.按照设备是否带电的方式分类（两类）离线：在离线的监测和诊断时，要求被试设备退出运行在离线的监测和诊断时，要求被试设备退出运行状态，通常是周期性间断地施行，试验周期由状态，通常是周期性间断地施行，试验周期由电力设备预电力设备预防性试验防性试验规程（规程（DL/T 596DL/T 596）规定）规定特点
5、：可采用破坏性试验和非破坏性试验两种方式，可采用破坏性试验和非破坏性试验两种方式，两种方式是相辅相成的。耐压试验往往是在非破坏性试验两种方式是相辅相成的。耐压试验往往是在非破坏性试验之后才进行。缺点是对绝缘耐压水平的判断比较间接，尤之后才进行。缺点是对绝缘耐压水平的判断比较间接，尤其对于周期性的离线试验更不易判断准确其对于周期性的离线试验更不易判断准确 在线：在线监测则是在被试设备处于带电运行的条件下，在线监测则是在被试设备处于带电运行的条件下，对设备的绝缘状况进行连续或定时的监测，通常是自动进对设备的绝缘状况进行连续或定时的监测，通常是自动进行的行的特点：只能采用非破坏性试验方式。由于可连续
6、监只能采用非破坏性试验方式。由于可连续监测，除测定绝缘特性的数值外，还可分析特性随时间的变测，除测定绝缘特性的数值外，还可分析特性随时间的变化趋势，从而显著提高了其判断的准确性化趋势，从而显著提高了其判断的准确性 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲6绝缘预防性试验概念：为了对绝缘状态作出判为了对绝缘状态作出判断，需对绝缘进行各种试验和监测，通称为绝缘断，需对绝缘进行各种试验和监测，通称为绝缘预防性试验。预防性试验。秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲7绝缘的监测和诊断技术的三个基本环节：传感器与测量方法：正确选用各种传感器及测量正确选用各种传感器及测量手段，检测或监测被试对象的种种特性，采集各手段，检测或监
7、测被试对象的种种特性，采集各种特性参数；种特性参数；数据处理：对原始的杂乱信息加以分析处理对原始的杂乱信息加以分析处理(数据数据处理处理)，去除干扰，提取反映被试对象运行状态最，去除干扰，提取反映被试对象运行状态最敏感、有效的特征参数；敏感、有效的特征参数；绝缘诊断：根据提取的特征参数和对绝缘老化过根据提取的特征参数和对绝缘老化过程的知识以及运行经验，参照有关规程对绝缘运程的知识以及运行经验，参照有关规程对绝缘运行状态进行识别、判断，即完成诊断过程。并对行状态进行识别、判断，即完成诊断过程。并对绝缘的发展趋势进行预测，从而对故障提供预警，绝缘的发展趋势进行预测，从而对故障提供预警，并能为下一步
8、的维修决策提供技术根据。并能为下一步的维修决策提供技术根据。秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲8绝缘诊断规则：规则分类：逻辑诊断，模糊诊断，统计诊断逻辑诊断：逻辑诊断中将特征只归结为逻辑诊断中将特征只归结为“有有”和和“无无”两种两种(或特征参数大于某给定的阈值则为或特征参数大于某给定的阈值则为“有有”该特征，否则为该特征，否则为“无无”)”)，诊断对象的状态，诊断对象的状态同样只归结为同样只归结为“有有”和和“无无”，或，或“好好”和和“坏坏”两种，即特征和状态均采用二值逻辑量来描述。两种，即特征和状态均采用二值逻辑量来描述。逻辑诊断简单明了，应用较广，但把问题过于简逻辑诊断简单明了，应用较广，但
9、把问题过于简化，诊断准确度较低化，诊断准确度较低 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲9模糊诊断：考虑到被试对象的特征及状态评考虑到被试对象的特征及状态评价的主观不确定性，即模糊性，许多情况不能价的主观不确定性，即模糊性，许多情况不能简单地用简单地用“有有”、“无无”和和“好好”、“坏坏”来来评定。模糊诊断中被试对象的特征和状态不用评定。模糊诊断中被试对象的特征和状态不用二值逻辑量描述，而用多值逻辑的特征函数来二值逻辑量描述，而用多值逻辑的特征函数来描述，如某特征描述，如某特征“很强很强”、“强强”、“一般一般”、“弱弱”、“很弱很弱”，某故障，某故障“严重严重”、“较严较严重重”、“一般一般”、“轻
10、微轻微”、“无无”等，然后等，然后按特征或状态参数的取值量确定归入某一类别。按特征或状态参数的取值量确定归入某一类别。如采用连续变化的特征函数，判断可更加准确。如采用连续变化的特征函数，判断可更加准确。秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲10统计诊断：考虑到被试对象特征参数分布的不考虑到被试对象特征参数分布的不确定性，即统计性。对于处于同样状态的同类设确定性，即统计性。对于处于同样状态的同类设备，其特征参数并不相同，而按一定的统计规律备，其特征参数并不相同，而按一定的统计规律分布。利用这些规律进行绝缘诊断分布。利用这些规律进行绝缘诊断(a)(a)绝缘完好和损坏时绝缘完好和损坏时 (b)(b)两者重叠图
11、两者重叠图 概率密度曲线不重叠概率密度曲线不重叠 某特征参数的概率密度 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲115.2 绝缘电阻和泄漏电流的测量 5.2.1 测量绝缘电阻与吸收比的工作原理5.2.2 测量绝缘电阻与吸收比的方法5.2.3 泄漏电流的测量秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲125.2.1 测量绝缘电阻与吸收比的工作原理双层介质模型的电流时间特性i（t）=U/(R1+R2)+U(R1 C1R1 C2)2/(C1+C2)2(R1+R2)R1R2 exp(-t/)R1R2(C1+C2)/(R1+R2)双层介质等值电路图 吸收和泄漏电流及绝缘电阻的变化曲线秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲13i（t）=Kex
12、p(-t/)R1R2(C1+C2)/(R1+R2)在工程应用上的表达方便，把介质处在吸收过程在工程应用上的表达方便，把介质处在吸收过程时的时的U/iU/i也称呼为绝缘电阻也称呼为绝缘电阻R R 双层介质等值电路图 吸收和泄漏电流及绝缘电阻的变化曲线秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲14定义吸收比K：为加压为加压6060秒时的绝缘电阻秒时的绝缘电阻R R 6060与与1515秒秒时电阻时电阻R R 1515之比值之比值K=RK=R6060/R/R1515 定义极化指数P：为加压为加压1010分钟时的绝缘电阻分钟时的绝缘电阻R R1010与与1 1分分钟时电阻钟时电阻R R11之比值之比值 P=RP=R
13、1010/R/R11我国电力行业标准我国电力行业标准DL/T596DL/T59619961996即电力设备预防性试验即电力设备预防性试验规程等规定：规程等规定：电力变压器及大型发电机凡采用沥青浸胶及烘卷云母绝缘电力变压器及大型发电机凡采用沥青浸胶及烘卷云母绝缘者：者：K K值应不小于值应不小于1.31.3，P P值应不小于值应不小于1.51.5大发电机当采用环氧粉云母者：大发电机当采用环氧粉云母者：K K值应不小于值应不小于1.61.6，P P应不应不小于小于2.02.0。发电机容量在发电机容量在200MW200MW及以上者推荐测量及以上者推荐测量 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲15绝缘状态的判
14、定若绝缘内部有集中性导电通道，或绝缘严重受潮，则电阻若绝缘内部有集中性导电通道，或绝缘严重受潮，则电阻R1 R1、R2R2会显著降低，泄漏电流大大增加，时间常数会显著降低，泄漏电流大大增加，时间常数大大为减小，吸收电流迅速衰减。即使绝缘部分受潮，只要为减小，吸收电流迅速衰减。即使绝缘部分受潮，只要R1R1与与R2R2中的一个数值降低，中的一个数值降低，值也会大为减小，吸收电流仍值也会大为减小，吸收电流仍会迅速衰减，仍可造成吸收比会迅速衰减，仍可造成吸收比K K（及极化指数（及极化指数P P，下同）的，下同）的下降。当下降。当K K1 1或接近于或接近于1 1，则设备基本丧失绝缘能力。，则设备基
15、本丧失绝缘能力。不同绝缘状态下的绝缘电阻的变化曲线 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲165.2.2 测量绝缘电阻与吸收比的方法测量仪表：测量仪表：一般用兆欧表进行一般用兆欧表进行绝缘电阻与吸收比的测量绝缘电阻与吸收比的测量摇表：摇表：为了测准吸收比，需用为了测准吸收比，需用灵敏度足够高的兆欧表。现场灵敏度足够高的兆欧表。现场仍较多采用带有手摇直流发电仍较多采用带有手摇直流发电机的兆欧表，俗称摇表机的兆欧表，俗称摇表晶体管兆欧表：晶体管兆欧表：采用电池供电，采用电池供电，晶体管振荡器产生交变电压，晶体管振荡器产生交变电压，经变压器升压及倍压整流后输经变压器升压及倍压整流后输出直流电压出直流电压兆欧表
16、的电压：兆欧表的电压：500500、10001000、25002500、5000V5000V等等兆欧表选择：兆欧表选择：根据设备电压等根据设备电压等级的不同，选用不同电压的兆级的不同，选用不同电压的兆欧表。欧表。例：例：额定电压额定电压1kV1kV及以及以下者使用下者使用1000V1000V兆欧表；兆欧表；1kV1kV以以上者使用上者使用2500V2500V兆欧表兆欧表 兆欧表的原理结构图 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲17例：用兆欧表测量电缆绝缘电阻用兆欧表测量电缆绝缘电阻用兆欧表测电缆绝缘电阻的接线图1铅铠外皮 2绝缘 3导芯 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲18微安表直读法（两种接法）测量电力
17、变压器主绝缘泄漏电流的接线 T1调压器；T2高压试验变压器；D高压硅堆 R保护电阻；C滤波电容；T被试变压器 5.2.3 泄漏电流的测量秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲19光电法光电法测泄漏电流的测量装置的原理方块图 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲205.3 介质损耗角正切的测量 5.3.1 西林电桥的基本原理5.3.2 反接法的西林电桥5.3.3 存在外界电磁场干扰时的测量5.3.4 电流比较式电桥秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲21测试无线电材料：常采用高频施压法，所加的常采用高频施压法，所加的电压不高电压不高在电工界：测量测量tgtg的仪器和方法有多种，西的仪器和方法有多种，西 林电桥测法和电流比
18、较式电桥测法林电桥测法和电流比较式电桥测法在线监测：采用微计算机对采用微计算机对tgtg的测量的测量秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲225.3.1 西林电桥的基本原理西林电桥电桥：高压臂：高压臂：一个是代表试一个是代表试品的品的Z1Z1；另一个是无损；另一个是无损耗的标准电容耗的标准电容C0C0，它以，它以阻抗阻抗Z2Z2作为代表。作为代表。低压臂：低压臂：一个处在桥箱一个处在桥箱体内，一个是可调无感体内，一个是可调无感电阻电阻R3R3；另一个是无感；另一个是无感电阻电阻R4R4和可调电容和可调电容C4C4的的并联回路。前者以并联回路。前者以Z3Z3来来代表，后者以代表，后者以Z4Z4来代表来代表
19、 保护：保护：放电管放电管P P电桥平衡：电桥平衡：检流计检流计G G检零检零屏蔽：屏蔽：消除杂散电容的消除杂散电容的影响影响西林电桥的基本回路 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲23电桥的平衡条件：Z1/Z3=Z2/Z4串联等值回路tg=R4 C4Cx=R4C0/R3并联等值回路tg=R4 C4Cx=R4C0/R3 (1+tg2)Cx：因为因为tgtg2极小，极小，故两种等值电路的故两种等值电路的 Cx Cx相等相等西林电桥的基本回路 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲24屏蔽：杂散电容：杂散电容：高压引线与高压引线与低压臂之间会有电场的低压臂之间会有电场的影响，可以看作其间有影响，可以看作其间有杂散电
20、容杂散电容由于低压臂的电位很低，由于低压臂的电位很低，CxCx和和C0C0的电容量很小，的电容量很小，如如C0C0一般只有一般只有5050100pF100pF。所以杂散电容所以杂散电容CsCs的引入，的引入，会产生测量误差会产生测量误差若附近另有高压源，其若附近另有高压源，其间的杂散电容间的杂散电容Cs1Cs1会引入会引入干扰电流干扰电流iSiS，也会造成，也会造成测量误差测量误差 所以需要屏蔽，消除杂所以需要屏蔽，消除杂散电容的影响散电容的影响西林电桥的基本回路 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲25反接法的西林电桥在实验室内：在实验室内：通常测通常测试材料及小设备，被试材料及小设备，被试品是对地
21、绝缘的试品是对地绝缘的现场试验中：现场试验中：有许多有许多一端接地的试品，如一端接地的试品，如敷设在地下的电缆及敷设在地下的电缆及摆在地面的重大电气摆在地面的重大电气设备，要改成对地绝设备，要改成对地绝缘是不可能的，只能缘是不可能的，只能改变电桥回路的接地改变电桥回路的接地点。这样就产生了一点。这样就产生了一种反接法的西林电桥种反接法的西林电桥 反接法西林电桥的接线 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲265.3.3 存在外界电磁场干扰时的测量外界电场干扰下的测量 现场的试品：现场的试品：难以实现屏蔽，难以实现屏蔽，故干扰较严重故干扰较严重两次测量法：两次测量法：消除或减小外界消除或减小外界电场影响的
22、测试方法，是采用电场影响的测试方法，是采用两次测量。第一次先调电桥到两次测量。第一次先调电桥到平衡，测得平衡，测得tgtg1 1和和CxCx，然，然后倒换试验变压器原边电源线后倒换试验变压器原边电源线的两头，即把试验电压的两头，即把试验电压U U的相的相位转一个位转一个180180，然后再测得，然后再测得第二次的数值第二次的数值tgtg2 2和和CxCx，可用下式计算得准确的可用下式计算得准确的tgtg和和C Cx x值值。tg=（Cxxtg1 1+Cxxtg2 2）/(Cxx+Cxx)Cx x=(Cxx+Cxx)/2 西林电桥的基本回路 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲27两次测量法原理矢量图中
23、矢量图中I Id d：外界电场引起的干扰电流外界电场引起的干扰电流I IX X：无干扰时流经试品的电流无干扰时流经试品的电流I In n：流经：流经C C0 0的电容电流的电容电流第一次测量：第一次测量：I IX X：I IX X与与I Id d的合成电流的合成电流第二次测量（第二次测量（U U转了转了180180）I IX X：I IX X与与I Id d的合成电流的合成电流：I IX X与与I In n之夹角之夹角第二次测量时第二次测量时U U转了转了180180，相当，相当于于U U和和I IX X的相角不变，而的相角不变，而I Id d的相角的相角反转了反转了 存在电场干扰时电桥的电流
24、矢量图tgtg=I=IX XR/IR/IX XC C=0.5(I=0.5(IX XR+IR+IX XR)/0.5(IR)/0.5(IX XC+IC+IX XC)C)=(C=(Cx xtgtg1 1+C+Cx xtgtg2 2)/(C)/(CX X+C+CX X)CCX XU=(CU=(CX XU+CU+CX XU)/2U)/2因此：因此：C CX X=(C=(CX X+C+CX X)/2)/2秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲28因电场干扰而出现时的矢量图 西林电桥的基本回路 强电场干扰时tg的测量当外界电场很强烈时，当外界电场很强烈时，I Id d很大，有可能在一种电源极性时很大，有可能在一种电源
25、极性时合成电流在第一象限，如图中的合成电流在第一象限，如图中的I Ix x和和1 1；而在另一种极；而在另一种极性时，合成电流在第二象限，如图中的性时，合成电流在第二象限，如图中的I Ix x及及2 2。于是出。于是出现了现了，要使电桥获得平衡，必须使，要使电桥获得平衡，必须使C C4 4与与R R4 4脱开而改为与脱开而改为与R R3 3并联。并联。秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲29磁场干扰时介损的测量检流计正反接抗磁场干扰的原理：先设想当无磁干扰时，先设想当无磁干扰时，调电桥到平衡，两个测量臂的数值分别为调电桥到平衡，两个测量臂的数值分别为R R3 3和和C C4 4。如存在磁干扰时，。如存
26、在磁干扰时，调节电桥到平衡，两个测量臂的数值分别为（调节电桥到平衡，两个测量臂的数值分别为（R R3 3+R R3 3）和）和（C C4 4+C C4 4），此时电桥两臂实际上是有电位差的，由于它克服了磁），此时电桥两臂实际上是有电位差的，由于它克服了磁干扰电势，才使检流计指零。假若把检流计和电桥两臂相接的两端倒干扰电势，才使检流计指零。假若把检流计和电桥两臂相接的两端倒换一下，由于其他条件不变，此时如又调电桥到平衡，两个测量臂的换一下，由于其他条件不变，此时如又调电桥到平衡，两个测量臂的数值将分别为数值将分别为(R(R3 3R R3 3)和和(C(C4 4C C4 4)当检流计正接时测得：t
27、gtg1 1=(C=(C4 4+C C4 4)R)R4 4 C CX1X1=C=C0 0R R4 4/（R R3 3+R R3 3）当检流计反接时测得：tgtg2 2=(C=(C4 4C C4 4)R)R4 4 C CX2X2=C=C0 0R R4 4/（R R3 3R R3 3)因无磁场干扰时：tg=Ctg=C4 4R R4 4 C CX X=C=C0 0R R4 4/R/R3 3，故可得：tg=(tgtg=(tg1 1+tg+tg2 2)/2)/2C CX X=2=2X1X1C CX2X2/（C CX1X1+C+CX2X2）秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲30电流比较式电桥测量介损电桥的下臂主
28、要是两个绕在电桥的下臂主要是两个绕在同一环形铁心上的线圈同一环形铁心上的线圈1 1和和2 2，其匝数分别为其匝数分别为N N1 1和和N N2 2，两者绕，两者绕向相同，流过经试品绝缘及向相同，流过经试品绝缘及标准电容标准电容C C0 0过来的电流过来的电流I I1 1及及I I2 2后，分别会产生磁势。环形后，分别会产生磁势。环形铁心上还绕有一个匝数为铁心上还绕有一个匝数为N N3 3的第的第3 3线圈，在该线圈上接有线圈，在该线圈上接有指零仪表指零仪表G G。调节调节N N1 1、N N2 2及及R R，当，当N N1 1I I1 1=N=N2 2I I2 2时，仪表时，仪表G G指零。调
29、节指零。调节R R是为是为了实现了实现I I1 1与与I I2 2达到同相位达到同相位电流比较式电桥原理接线 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲31介损值线圈线圈1 1及及2 2在电桥平衡时在电桥平衡时Cx x=C0 0N2 2/N1 1 tg=R(C0 0+C)平衡时线圈上基本无压降，平衡时线圈上基本无压降，低压臂的杂散电容基本上低压臂的杂散电容基本上不起作用。电桥工作时不不起作用。电桥工作时不须多次反复平衡，一次仪须多次反复平衡，一次仪表指零即可读数，使用起表指零即可读数，使用起来比较方便。来比较方便。三个绕组的互感器为防止三个绕组的互感器为防止杂散磁场的影响，是精心杂散磁场的影响，是精心屏蔽的
30、。总的说来，它的屏蔽的。总的说来，它的灵敏度和准确度均高于普灵敏度和准确度均高于普通西林电桥通西林电桥电流比较式电桥原理接线 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲325.4 局部放电的测量 5.4.1 测量局部放电的几种方法5.4.2 局部放电的脉冲电流测量法5.4.3 脉冲电流法测PD的基本回路和检测阻抗5.4.4 脉冲电流法的测量仪器及其校正5.4.5 实施PD测量的其它技术问题秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲33局部放电的概念：简称为简称为PD-Partial DischargePD-Partial Discharge，指由于电气设备，指由于电气设备内部绝缘里面存在的弱点，在一定外施电压下发内部绝缘
31、里面存在的弱点，在一定外施电压下发生的局部的重复击穿和熄灭现象生的局部的重复击穿和熄灭现象局部放电的危害：这种局部放电发生在一个或几个绝缘内部的气隙这种局部放电发生在一个或几个绝缘内部的气隙或气泡之中，因为在这个很小的空间内电场强度或气泡之中，因为在这个很小的空间内电场强度很大。它的放电能量很小，所以它的存在并不影很大。它的放电能量很小，所以它的存在并不影响电气设备的短时绝缘强度。但如一个电气设备响电气设备的短时绝缘强度。但如一个电气设备在运行电压下长期存在局部放电现象，这些微弱在运行电压下长期存在局部放电现象，这些微弱的放电能量和由此产生的一些不良效应，如不良的放电能量和由此产生的一些不良效
32、应，如不良化合物的产生，就可以慢慢地损坏绝缘，日积月化合物的产生，就可以慢慢地损坏绝缘，日积月累，最后可导致整个绝缘被击穿，发生电气设备累，最后可导致整个绝缘被击穿，发生电气设备的突发性故障的突发性故障秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲34局部放电的特点：当介质内部发生局部放电时，伴随着发生许多现当介质内部发生局部放电时，伴随着发生许多现象。有些属于电的：如电脉冲的产生，介质损耗象。有些属于电的：如电脉冲的产生，介质损耗的增大和电磁波放射；有些属于非电的：如光、的增大和电磁波放射；有些属于非电的：如光、热、噪音、气体压力的变化和化学变化。热、噪音、气体压力的变化和化学变化。局部放电的检测：这些现象都
33、可以用来判断局部放电是否存在，因这些现象都可以用来判断局部放电是否存在，因此检测的方法也可以分为电的和非电的两类此检测的方法也可以分为电的和非电的两类 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲355.4.1 测量局部放电的几种方法绝缘油的气相色谱分析法：这项试验是通过检查这项试验是通过检查电气设备油样内所含的气体组成的含量来判断设电气设备油样内所含的气体组成的含量来判断设备内部的隐藏缺陷备内部的隐藏缺陷超声波探测法：在电气设备外壁放上由压电元件在电气设备外壁放上由压电元件和前置放大器组成的超声波探测器，用以探测局和前置放大器组成的超声波探测器，用以探测局部放电所造成的超声波，从而了解有无局部放电部放电所造
34、成的超声波，从而了解有无局部放电的发生，粗测其强度和发生的部位的发生，粗测其强度和发生的部位脉冲电流法：测测PDPD所形成的脉冲电流大小以判断所形成的脉冲电流大小以判断绝缘绝缘PDPD的强弱程度，这种方法可以给出定量的结的强弱程度，这种方法可以给出定量的结果，目前规程中已规定了定量的指标果，目前规程中已规定了定量的指标 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲365.4.2 局部放电的脉冲电流测量法局部放电的三电容模型以三个电容来表征介质内部存在缺陷时的局部放电的机理以三个电容来表征介质内部存在缺陷时的局部放电的机理CgCg：气泡的电容；气泡的电容；CbCb：和和CgCg相串联部分的介质电容；相串联部分的
35、介质电容；CmCm：其余大部分绝缘的电容其余大部分绝缘的电容 介质内部气隙放电的三电容模型(a)具有气泡的介质剖面 (b)等值电路 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲37气泡很小，气泡很小，CgCg比比CbCb大，大，CmCm比比CgCg大很多大很多电极间加上交流电压电极间加上交流电压u u，则，则CgCg上的电压为上的电压为ugug，ug=uCb/(Cg+Cb)ug=uCb/(Cg+Cb)介质内部气隙放电的三电容模型(a)具有气泡的介质剖面 (b)等值电路 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲38局部放电机理 ug=uCb/(Cg+Cb)ug=uCb/(Cg+Cb)ugug随外加电压随外加电压u u升高，
36、当升高，当u u上升到上升到UsUs瞬时值，瞬时值，ugug到达到达CgCg的放的放电电压电电压UgUg时，时，CgCg气隙放电。于是气隙放电。于是CgCg上的电压一下子从上的电压一下子从Ug Ug 下降到下降到UrUr，然后放电熄灭。，然后放电熄灭。UrUr叫做残余电压，它可以接近叫做残余电压，它可以接近为零值，也可以为小于为零值，也可以为小于UgUg（均绝对值）的其它值（均绝对值）的其它值 局部放电时气隙中的电压和电流的变化 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲39局部放电时气隙中的电压和电流的变化 ug=uCb/(Cg+Cb)ug=uCb/(Cg+Cb)放电火花一熄灭，放电火花一熄灭，CgCg上
37、的电压将再次上升，由于此时上的电压将再次上升，由于此时CgCg及及CbCb已经有了一个初始的直流电压，所以此后的已经有了一个初始的直流电压，所以此后的ug ug 值不能值不能直接用上式来表达，直接用上式来表达，ug ug 值与上式表达的值在绝对值上要值与上式表达的值在绝对值上要小一个（小一个（UgUgUrUr）值。外加电压仍在上升，）值。外加电压仍在上升，CgCg上的电压也上的电压也顺势而上升，当它再次升到顺势而上升，当它再次升到UgUg时，时，CgCg再次放电，电压再次再次放电，电压再次降到降到UrUr，放电再次熄灭，放电再次熄灭 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲40CgCg上的电压从上的电压从
38、UgUg突变为突变为UrUr（均绝对值）的一瞬间，（均绝对值）的一瞬间，就是局部放电脉冲的形成的时刻，此时通过就是局部放电脉冲的形成的时刻，此时通过CgCg有有一脉冲电流，局部放电时气泡中的电压和电流的一脉冲电流，局部放电时气泡中的电压和电流的变化如图所示变化如图所示局部放电时气隙中的电压和电流的变化 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲41介质内部气隙放电的三电容模型(a)具有气泡的介质剖面 (b)等值电路 当当CgCg放电时，放电时，放电总电容放电总电容CgCg应为应为 Cg=Cg+CmCb/(Cm+Cb)Cg=Cg+CmCb/(Cm+Cb)CgCg上的电压变化为上的电压变化为(Ug(UgUr)U
39、r)，故，故一次脉冲放出一次脉冲放出的电荷的电荷qrqr应为应为 qr=(Ugqr=(UgUr)Cg+CmCb/(Cm+Cb)Ur)Cg+CmCb/(Cm+Cb)当当Cm CbCm Cb，Cg CbCg Cb，Ur=0Ur=0时，时，qrUgCgqrUgCg秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲42qr=(Ugqr=(UgUr)Cg+CmCb/(Cm+Cb)Ur)Cg+CmCb/(Cm+Cb)在实际试验时，式中所表达的各个量，都是无法在实际试验时，式中所表达的各个量，都是无法实测得到的。所以要寻求其它能反映局部放电的实测得到的。所以要寻求其它能反映局部放电的量来测量。外施电压是作用在量来测量。外施电压是
40、作用在CmCm上的，当上的，当CgCg上的上的电压变动电压变动(Ug-Ur)(Ug-Ur)时，会造成外施电压的变化量时，会造成外施电压的变化量U U应为应为 U=CbU=Cb（Ug-Ur)/Ug-Ur)/（Cm+Cb)Cm+Cb)介质内部气隙放电的三电容模型(a)具有气泡的介质剖面 (b)等值电路 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲43qr=(Ugqr=(UgUr)Cg+CmCb/(Cm+Cb)Ur)Cg+CmCb/(Cm+Cb)U=CbU=Cb（Ug-Ur)/Ug-Ur)/（Cm+Cb)Cm+Cb)由此两式得由此两式得U=CbU=Cbqr/qr/（CgCm+CgCb+CmCbCgCm+CgCb+C
41、mCb）U U是总电容上的电压变化量，与它相应的电荷变化量为是总电容上的电压变化量，与它相应的电荷变化量为q q，即，即 q qUCm+CbCg/(Cb+Cg)UCm+CbCg/(Cb+Cg)把把U U 式代入上式式代入上式q q，可得，可得 q qqrCb/qrCb/（Cg+CbCg+Cb）介质内部气隙放电的三电容模型(a)具有气泡的介质剖面 (b)等值电路 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲44 q qqrCb/qrCb/（Cg+CbCg+Cb）真实放电量：qrqr，是无法测量的；，是无法测量的；而而q qUCm+CbCg/(Cb+Cg)UCm+CbCg/(Cb+Cg)式中所表达的式中所表达的U
42、 U及及Cm+CbCg/(Cb+Cg)Cm+CbCg/(Cb+Cg)量都是可以测得的，量都是可以测得的，q q也也是可以测得的是可以测得的视在放电量：q q，它是局部放电试验中的重要参量，国际和国，它是局部放电试验中的重要参量，国际和国家标准中，对于各类高压设备的视在放电量家标准中，对于各类高压设备的视在放电量q q的允许值均有所规定的允许值均有所规定从从q qqrCb/qrCb/（Cg+CbCg+Cb）式可见，）式可见，q q比真实放电量比真实放电量qr qr 小得多，小得多，它以它以pCpC作为计量单位。其中作为计量单位。其中C C代表电荷量库仑代表电荷量库仑介质内部气隙放电的三电容模型(
43、a)具有气泡的介质剖面 (b)等值电路 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲45放电能量表征局部放电的基本参数，除了视在放电量表征局部放电的基本参数，除了视在放电量q q外，外，还有一次脉冲放电能量还有一次脉冲放电能量W W W=W=qr(Ug-Ur)/2qr(Ug-Ur)/2 =q(Cg+Cb)(Ug-Ur)/(2 Cb)q(Cg+Cb)(Ug-Ur)/(2 Cb)当外施电压由零上升到当外施电压由零上升到UsUs时，时，CgCg上的电压为上的电压为UgUg，即即Ug=UsCb/(Cg+Cb)Ug=UsCb/(Cg+Cb)可得可得 W=W=qUs(Ug-Ur)/(2 Ug)qUs(Ug-Ur)/(2
44、Ug)如如Ur0Ur0，则，则 W WqUs/2qUs/2 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲46放电重复率放电重复率放电重复率N N：是表征是表征PDPD的另一个基本参数。因为在加压的另一个基本参数。因为在加压半周期内能发生好几个脉冲。所以定义一秒钟内产生的脉半周期内能发生好几个脉冲。所以定义一秒钟内产生的脉冲数叫做放电重复率冲数叫做放电重复率N N，N N也是一个重要参量。可以通过实也是一个重要参量。可以通过实验求得验求得如果如果每半周内的放电次数为每半周内的放电次数为n n，则，则N=2fn=100nN=2fn=100n 局部放电时气隙中的电压和电流的变化 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲47局部
45、放电的其它表示方法为了表征局部放电在一定期间内的平均综合效应，为了表征局部放电在一定期间内的平均综合效应，还提出了各种累积参数，如还提出了各种累积参数，如平均放电电流平均放电电流，放电放电功率功率等。等。有时还测量局部放电的有时还测量局部放电的起始放电电压起始放电电压和和熄灭电压熄灭电压影响局部放电特性的多种因素：影响局部放电特性的多种因素：主要有电压的幅主要有电压的幅值值 、电压的波形和频率、电压的作用时间、环境、电压的波形和频率、电压的作用时间、环境的温度及湿度和气压等的温度及湿度和气压等 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲485.4.3 脉冲电流法测PD的基本回路和检测阻抗三种基本测量回路电桥
46、平衡回路 试品通过Ck后与检测阻抗并联的回路 试品与检测阻抗相串联的回路 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲49在测量仪器上所测得的局部放电脉冲值是与试验的局部放在测量仪器上所测得的局部放电脉冲值是与试验的局部放电视在电荷量电视在电荷量q q成比例的，他们之间的具体比例关系与成比例的，他们之间的具体比例关系与测量回路和放大器等都有关，要从指示值来算得视在放电测量回路和放大器等都有关，要从指示值来算得视在放电电荷电荷q q是有困难的，只能通过试验来确定，亦即是有困难的，只能通过试验来确定，亦即PDPD的测的测量仪器必须进行实验校正量仪器必须进行实验校正q q UcCq UcCqPD试验的直接校准回路
47、5.4.4 脉冲电流法的测量仪器及其校正显示器的视在放显示器的视在放电量刻度系数电量刻度系数k=k=UcCq/h UcCq/h 单位：（单位：（pC/mmpC/mm）秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲505.4.5 实施PD测量的其它技术问题抗干扰措施 背景噪音决定最小可见视在放电量，亦即决定测背景噪音决定最小可见视在放电量，亦即决定测量系统的灵敏度，严重噪音将使局部放电测量无量系统的灵敏度，严重噪音将使局部放电测量无法进行。抗干扰措施在局部放电测量中是个严重法进行。抗干扰措施在局部放电测量中是个严重任务。要消除干扰，必先找到干扰的来源。但干任务。要消除干扰，必先找到干扰的来源。但干扰的来源很多，如
48、送电线路的电晕放电，无线电扰的来源很多，如送电线路的电晕放电，无线电广播的电磁波，开关的开闭，电焊机、起重机的广播的电磁波，开关的开闭，电焊机、起重机的操作，试区高压线放电，导体接触不良，试验回操作，试区高压线放电，导体接触不良，试验回路接地不良，试验变压器屏蔽不好，内部有放电路接地不良，试验变压器屏蔽不好，内部有放电等等等等 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲51预加电压测量 PDPD试验：国标规定对试验：国标规定对220kV220kV及以上的电力变压器及以上的电力变压器必须做必须做电力变压器PD测试的加压过程 图中图中U1U1为最高额定线电压为最高额定线电压UmUmU2U2为为1.3Um/1.3
49、Um/或或1.5Um/1.5Um/要求在要求在1.3Um/1.3Um/的的U2U2值下，值下，q300pCq300pC或要求在或要求在1.5Um/1.5Um/的的U2U2值下，值下，q500pCq500pC3333秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲525.5 耐压试验与预防性试验方法的特点总结5.5.1 交流耐压5.5.2 直流耐压5.5.3 雷电冲击耐压5.5.4 操作冲击耐压5.5.5 各种预防性试验方法的特点总结秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲535.5.1 交流耐压交流耐压：是交流设备的基本耐压方式。适用是交流设备的基本耐压方式。适用于于220kV220kV以下的电力设备。以下的电力设备。以变压
50、器为例如图以变压器为例如图所示所示秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲54交流耐压试验实施办法：电力设备预防性试验电力设备预防性试验规程（规程（DL/T 596DL/T 596）已对各类设备的耐压值作出了）已对各类设备的耐压值作出了规定。以电力变压器为例，当大修而全部更换绕规定。以电力变压器为例，当大修而全部更换绕组后，按出厂试验电压值进行试验。在其它情况组后，按出厂试验电压值进行试验。在其它情况下，它们的耐压值取出厂试验电压的下，它们的耐压值取出厂试验电压的8585。规程。规程给出了电力变压器的交流工频耐压值如表所示给出了电力变压器的交流工频耐压值如表所示 秋高电压工程绝缘诊断篇第六讲55电力变压器
