局部放电的基本知识
第二讲 局放基本概念
图1.7 空气的击穿场强
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2.1 内部放电 导致实际击穿电压小于预测值的因素：
气隙表壁覆盖了静止电荷 导致击穿电压有多达20％的变化.
在气隙表壁会形成了半导体层 导致场强大幅增加，使气隙击穿.
杂质
污垢、纸屑、纸纤维、金属碎片以及其他的外来离子 杂质击穿 → 形成气隙 → 发生气体放电
4.1 基本参数
b 放电重复率N
单位时间内局部放电的平均脉冲个数，通常以每秒放电次数表示
ucm
uC'
uCB
ur
uC
-ur -uCB
(2)计算 N
n = ucm = um ⋅ Cb ucB ucB Cb + Cc
电晕放电也可以采用a-b-c三电容模型来描 述，但放电的重复不同于其他几种放电 空间电荷会在很短时间内消散。
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3.3 交直流电压下的电晕放电
(1)
_
E
+_ +_ +_ +_
(2)
+
_
E
+ ___ + ___ + ___ + ___
(3)
+
_
(4)
E
+
_
⋅U i
or
Vi
= Ui (1+
ε
d ⋅Δ
)
气隙与固体介质串联时的击穿
Vi = f (Δ)
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2
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2.2 表面放电
Vi
=
f (Δ) = Ui (1+
局部放电的类型及原理
局部放电的类型及原理电介质的局部放电是一种非常复杂的物理现象，通常情况下，可以将局部放电的种类分为气隙放电、电晕放电和沿面放电三种。
实验表明，当放电量q<2×10 -8库仑时为脉冲状放电。
当放电量q>2×10 -8库仑时为持续火花放电。
1气隙放电绝缘介质在加工的过程中，由于工艺和材料的缺陷，绝缘体内会存在杂质或气隙，形成绝缘介质中的缺陷。
一般情况气隙中充满空气或碳氢气体，压力接近大气压。
当外施交变高压时，绝缘缺陷处将发生局部的、重复的击穿。
该现象通常是在高电场强度下，在绝缘体内电气强度较低的部位发生，产生局部放电的条件取决于绝缘装置中的电场分布和绝缘的电气物理性能。
2沿面放电电气设备中用来固定支撑带电部分的固体介质，多数是在空气中。
当电压超过一定限制时，常在固体介质和空气的分界面上出现沿着固体介质表面的放电现象，称为沿面放电。
3电晕放电电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持放电形式，是极不均匀电场的特征之一。
电力系统中所遇到的绝缘结构大多是不均匀的。
不均匀电场的形式很多，绝大多数是不对称电场。
在电场极不均匀时，随间隙上所加电压的升高，在大曲率电极附近很小范围内的电场足以使空气发生游离，而间隙中大部分区域的电场仍然很小。
于是在大曲率电极附近很薄一层空气中将具备自持放电的条件。
电晕放电的形成机制因尖端电极的极性不同而有区别，这主要是由于电晕放电时空间电荷的积累和分布状况不同所造成的。
在直流电压作用下，负极性电晕或正极性电晕均在尖端电极附近聚集起空间电荷。
在负极性电晕中，当电子引起碰撞电离后，电子被驱往远离尖端电极的空间，并形成负离子，在靠近电极表面则聚集起正离子。
电场继续加强时，正离子被吸进电极，此时出现一脉冲电晕电流，负离子则扩散到间隙空间。
此后又重复开始下一个电离及带电粒子运动过程。
如此循环，以致出现许多脉冲形式的电晕电流。
若电压继续升高，电晕电流的脉冲频率增加、幅值增大，转变为负辉光放电。
局部放电测量的基本知识
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 (1)二、为什么要测量局部放电？ (1)三、有哪些测量局部放电的方法 (3)四、有哪些PD表征参数 (5)五、什么是局部放电谱图 (7)六、视在放电电荷如何定量 (9)七、为什么要对变压器局部放电进行在线监测 (10)八、PD在线监测的关键技术是什么 (11)九、BYT-II系统的工作原理及其特点是什么 (15)十、如何进行绝缘诊断 (18)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E p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＝2.2E p而气体的击穿场E B0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。
局部放电试验讲课文档
第二十六页，共96页。
局部放电几个主要参量：
(1)视在放电电荷q。它是指将该电荷瞬时注入试品两端时
，引起试品两端电压的瞬时变化量与局部放电本身所引起的 电压瞬时变化量相等的电荷量，视在电荷一般用pC(皮库)来 表示。
(2)局部放电的试验电压。它是指在规定的试验程序中施加的
规定电压，在此电压下，试品不呈现超过规定量值的局部放电 。
外加电压较高
特点：
（1）正负半周放电脉冲的图形基本上对称；
（2）90°和270°之后的一段相位内不会出现放电脉
冲。
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绝缘介质内部气泡放电波形
第二十一页，共96页。
电极与绝缘介质之间气隙放电波形
特点： （1）正负半周放电脉冲不对称； （2）高压端，正半周放电大而疏，后半周放电小而密； （3）低压端，反之。
局部放电不会引起绝缘贯穿性击穿，但可以导致电介 质的局部损坏，长期情况下导致绝缘劣化甚至击穿。
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第二节 局部放电测试方法
根据局部放电产生的各种物理、化学现象，如电荷的交 换，发射电磁波、声波、发热、光、产生分解物等，有多 种测量局部放电的方法。
局部放电测量方法：电测法、非电测法两大类。
会产生高频的电磁信号向外辐射。
局部放电电检测法即是基于电荷转移和电磁辐射这两个原 理。
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1、脉冲电流法
脉冲电流法是一种应用最为广泛的局部放电测试方法。 测量回路如图所示：
Z
CK
Cx
Zm
M A
Z
Cx
CK
Zm
M A
(a)
(b)
图4－10 测量局部放电的基本回路
电测法包括：脉冲电流法、无线电干扰法、介质损耗分 析法等；
局部放电原理及检测方法
（3）悬浮电位物体放电波形特征：
在电压峰值前的正负半周两个象限里出现，幅值、脉冲数和位置均相同，有时成对 出现，放电可移动，但它们间的相互间隔不变，电压升高时，根数增加，间隔缩小，但幅 值不变，有时电压升到一定值时会消失，但降至此值又重新出现。原因：金属间的间隙产 生的放电，间隙可能是地面上两个独立的金属体间也可能在样品内，例如屏蔽松散。
（1）典型的内部气泡局部放电，波形特征：
A放电主要显示在试验电压由零升到峰值的两个椭圆相限内。
B在起始电压Ui时放电通常发生在峰值附近，试验电压超过Ui时，放电向零位延伸。
C两个相反半周上放电次数和幅值大致相同（最大相差至3：1）。
D放电波形可分辨。这里又有几种情况：1）如果放电幅值随试验电压上升而增大， 并且放电波形变得模糊不可分辨，则往往是介质内含有多种大小气泡，或是介质表面 放电；2）如果除了上述情况，而且放电幅值随加压时间而迅速增长（可达100倍或更 多），则往往是绝缘液体中的气泡放电，典型例子是油浸纸电容器的放电。
变压器局部放电测量方法
脉冲电流测量法是国家标准推荐的主要局部放电测量方法。脉冲 电流测量法的基本原理:伴随着绝缘介质中局部放电的产生，放电电荷 的转移将在放电回路中形成脉冲电流信号，可通过测量被检测设备的
外电路中所流过的脉冲电流来检测放电信号。
超声波法是通过检测变压器局放产生的超声波信号来测量局放的大 小和位置。超声传感器的频带约为20～200千赫兹，以避开铁芯的铁磁 噪声和变压器的机械振动噪声。由于超声波法受电气干扰小以及可以
在线测量和定位，因而人们对超声波法的研究较深入。
变压器超声波检测位置
变压器箱体出线对应的每个位置上中下三个点。 变压器油枕侧与对侧上中下三个点。
变压器脉冲电流法检测位置
局部放电的基本知识
三.变压器局部放电试验
相关标准：
GB 7354－87 “局部放电测量” GB 1094.3-2003 “电力变压器” GB 6450－86 “干式变压器”
1.干式变压器的局部放电试验
（1）试验接线回路：
（2）试验的加压程序： （3）局部放电量的规定值：
2.油浸式变压器局部放电试验
（1） 10kV, 35kV变压器局部放电试验
当测量回路一经确定，测量回路的谐振电容
C X CK Ct C X CK
测量系统的测量中心频率f0也是已知的。使
f 0 1 / 2 LmCt
便可达到足够高的测量灵敏度。
序号 1 6
调谐电容量 (pF) 25 100
通流容量限值 有限值
2 3 4 5
6
25 100 400 1500
100 400 1500 6000
Cb Cc q a u a Ca C C u a C a u c Cb b c
Cb qa qc Cb Cc
(2)放电重复率N
um ur ud N 4 f u u CB r
(3) 起始放电电压ui
(2) 电压作用的时间 (3) 电压波形和频率
(4) 环境条件
温度 湿度 大气压力
二.局部放电的电测量法
电测量：脉冲电流法，无线电干扰法。 非电测量：超声，光学，化学（色谱）
1.脉冲电流法的原理及接线
检测阻抗与耦合电容并联
检测阻抗与试品串联
平衡回路
2.
RLC检测阻抗
检测阻抗的选择
4. 交流电压下的局部放电特征
(1)脉冲性 (2)相位性 (3)对称性
局部放电的测量《高电压技术》课件知识介绍
03
局部放电的测量仪器
脉冲电流法测量仪器
脉冲电流法测量仪器是利用局部放电 时产生的脉冲电流信号来检测局部放 电的一种仪器。
该仪器具有较高的灵敏度和分辨率， 能够准确反映局部放电的特征和变化 趋势。
它通常由电流传感器、信号处理单元 和显示单元等组成，能够实时监测和 记录局部放电的强度、频率等信息。
电测法
总结词
通过测量局部放电产生的电信号来检测局部放电的方法。
详细描述
电测法是最常用的局部放电测量方法，通过在试品两端施加一定电压，测量试 品中的电信号，如电流、电压等参数的变化，从而判断局部放电的存在和程度。
光测法
总结词
通过测量局部放电产生的光信号来检测局部放电的方法。
详细描述
光测法利用局部放电过程中产生的光信号进行检测，通过测 量光信号的强度、波长等参数，可以判断局部放电的存在和 程度。
光学测量仪器广泛应用于高压 电气设备的局部放电检测和故 障诊断。
超声波测量仪器
01 02 03 04
超声波测量仪器是利用局部放电时产生的超声波信号来检测局部放电 的一种仪器。
它通常由超声波传感器、信号处理单元和显示单元等组成，能够实时 监测和记录局部放电的超声波信号强度、频率等信息。
该仪器具有非接触、远程检测等优点，能够准确反映局部放电的特征 和变化趋势。
案例三：GIS设备局部放电的测量
总结词
GIS设备是一种封闭式的高压电气设备，局部放电的测量对于保障GIS设备的正常运行 具有重要意义。
详细描述
GIS设备局部放电的测量通常采用超高频法、超声波法等，通过测量GIS设备中产Байду номын сангаас的 电磁波或声波信号，可以判断GIS设备是否存在局部放电。在测量过程中，需要注意
局部放电详细解答
2.表面放电： 表面放电： 表面放电 由于在套管法兰、 由于在套管法兰 、 电缆终端及导体与介质弯角处产生 一平行表面的场强分量，当场强较高时会产生表面放电。 一平行表面的场强分量，当场强较高时会产生表面放电。
Ed
Er
放电波形与电极形状有关，放电波形一般不对称且较稀。 放电波形与电极形状有关，放电波形一般不对称且较稀。
第三节 脉冲电流测量原理及方法 局部放电电测法： 无线电干扰测量法 无线电干扰测量法RIV：直接耦合或 局部放电电测法：1.无线电干扰测量法 ： 天线 RIV表 读取 表 读取µv 不能直接读取放电量 2.放电能量法：放电有能量损耗 测量一个周期的放电能量 放电能量法： 放电能量法 3.脉冲电流法。IEC通用方法，直接通过检测回路测量电压 脉冲电流法。 通用方法， 脉冲电流法 通用方法 脉冲，灵敏度最高。 脉冲，灵敏度最高。 一、 脉冲电流测量法仪器及接线 测量仪器主要有脉冲显示仪和数字分析仪。 测量仪器主要有脉冲显示仪和数字分析仪。 1.测试接线： 测试接线： 测试接线
Ua Ug Cg放电 局部放电 放电的产生与介质内部电 放电 场分布有关，空穴与介质完好部分电压分布关系如下： 场分布有关，空穴与介质完好部分电压分布关系如下： 介质总电容: 介质总电容
C
X
= Ca +
C gC b Cg + Cb
g
设空穴与其串联部分介质的总电容Cn: 设空穴与其串联部分介质的总电容
等效回路的校正： 在试品两端主入已知电荷量， 一 、 等效回路的校正 ： 在试品两端主入已知电荷量 ， 得到 需要的视在放电量， 测量比较试品放电量之间的换算系数。 需要的视在放电量 ， 测量比较试品放电量之间的换算系数 。
1.校正方法：注入q0=UN.Cq 校正方法：注入 校正方法 试 品 的 电 容 Cx 为 已 知 ， Cx 两 端 的 电 荷 ： q0=UN CxCq/Cx+Cq Cq<< Cx 所以 所以q0≈UN.Cq 一般 为固定值， 一般Cq为固定值 为固定值， 调节U 得到不同的q0值 不论采用何种接线， 调节 N得到不同的 值 。不论采用何种接线， 校准信号必 须从试品两端注入。 须从试品两端注入。 如采用示波器观察脉冲， 应先调节宽带放大器的增益， 如采用示波器观察脉冲 ， 应先调节宽带放大器的增益 ， 得到一个高度为L0mm的脉冲，然后计算单位刻度的放电量 的脉冲， 得到一个高度为 的脉冲 q0/ L 0， 此时 ， 此时L0= q0。 试品册得的视在放电量 。 试品册得的视在放电量q= UN.Cq （L/ L0）若放大器变档则： ）若放大器变档则： q= UN.Cq（L/ L0）×10(N1-N2) 示波器读数 （ ） L:测量信号高度 ；L0：校正信号高度 N1:测量档位 N2:校 测量信号高度 ： 测量档位 校 正档位
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空间， 电源， 地线
对不同干扰源的处理对策：
六.局部放电的故障定位
局部放电的电气定位
局部放电的超声定位
Uo: C0:
脉冲的上升沿tr<100ns，下降沿tf>100µs 10pF<C0<0.1Cx
4.局部放电检测系统的基本结构
5.局部放电的测量步骤：
测量回路的选定及连接。 JFD-2B检测系统的连接。 局部放电量的测量： (1)校准； (2)确定试验电压的零标； (3)测量。
三.变压器局部放电试验
f 0 = 1 / 2π LmC t
便可达到足够高的测量灵敏度。
序号 1 2 3 4 5 6 6 25 100 400
调谐电容量 (pF) 25 100 400 1500 6000 100 400 1500 6000 25nF 100nF
通流容量限值 有限值
1500
6000pF 25nF
3 . 标准脉冲发生器
4. 交流电压下的局部放电特征
(1)脉冲性 (2)相位性 (3)对称性
Байду номын сангаас
5.局部放电的表征参数
(1)视在放电电荷q (pC)
C aCb q c = ∆u c C c + Ca + Cb
q c ≈ ∆u c (C b + C c )
C a + Cb Ca ≈ ∆u a ∆u c = ∆u a + ∆u b = ∆u a Cb Cb
局部放电的基本知识及 测试技术
武汉高压研究所
一.局部放电的基本概念
1. 1.局部放电的定义
内部放电－－局部放电发生在绝缘体内部 表面放电－－局部放电发生在表面 电晕－－发生在被空气包围的导体附近的放电
2.产生局部放电的原因
电场分布不均匀！！
3.测量局部放电的意义
(1)制造厂：检验产品绝缘性能。 (2)运行部门：监测绝缘状况。
Cb Cc ≈ ∆u a Ca = ∆u c Cb qa = ∆u a Ca + Cb + Cc
Cb qa = qc Cb + Cc
(2)放电重复率N
um − ur − ud N = 4 f ⋅ u −u CB r
(3) 起始放电电压ui
相关标准： GB 7354－87 “局部放电测量” GB 1094.3-2003 “电力变压器” GB 6450－86 “干式变压器”
1.干式变压器的局部放电试验 （1）试验接线回路：
（2）试验的加压程序： （3）局部放电量的规定值：
2.油浸式变压器局部放电试验
（1） 10kV, 35kV变压器局部放电试验
当外加电压从不出现局部放电的电压值开始 逐渐升高，直到在测试装置上能观察到局部放电 时的最低电压值，作为起始放电电压，以有效值 来表示。
(4) 放电熄灭电压uc
当外加电压从高于起始放电电压逐渐降低，直 到放电消失时的外加电压即为放电熄灭电压，以有 效值来表示。
6.影响局部放电各参数的因素
(1) 电压的幅值 (2) 电压作用的时间 (3) 电压波形和频率 (4) 环境条件 温度 湿度 大气压力
二.局部放电的电测量法
电测量：脉冲电流法，无线电干扰法。 非电测量：超声，光学，化学（色谱）
1.脉冲电流法的原理及接线
检测阻抗与耦合电容并联
检测阻抗与试品串联
平衡回路
2.
RLC检测阻抗
检测阻抗的选择
当测量回路一经确定，测量回路的谐振电容
C X CK Ct = C X + CK
测量系统的测量中心频率f0也是已知的。使
* 试验接线方式: *试验的加压程序：
（2） 66kV, 110kV变压器局部放电试验
* 试验接线方式:
*试验的加压程序：
四.局部放电的图形分析
局部放电的分析方法： 局放脉冲分析法 局放图形分析法 局部放电测量中的干扰分类： 连续性干扰： 脉冲性干扰：
五.局部放电测量中的抗干扰措施