第5章高频局部放电检测技术.
电气绝缘测试技术
第一章 绝缘电阻（率）的测量§1―1 概述一、定义：绝缘电阻R=U/I体积绝缘电阻 Rv=U/Iv 表面绝缘电阻 Rs= U/IsRv ∥RsRv=【d （厚度）/A （面积）】ρv （体积电阻率） ρv 单位：Ω．m ρv=E/j —电流密度（A/m 2） ρv=1/ν—电导率，用来表征材料 ρs= E/j 单位：Ω性能：用绝缘电阻表征绝缘结构性能 二、影响绝缘电阻率ρv 的因素1. 温度 ：T →R （ρv ） （离子电导为主体） 2. 湿度：δ（%） →R （ρv ）3. 电场E ，一般R （ρv ）与E 无关（线性材料） 高场强是 E →R （ρv ） （非线性材料）4. 辐射：剂量 →R （ρv ）5. 交联：无影响 ，高温下交联击穿强度高 标准测试条件： T ：23+2℃ δ（湿度）：50+5% 测试前预处理（正常化） T ：23+2℃ δ（湿度）：50+5% t ：24小时消除辐照、湿度影响、机械应力预处理的目的：消除试品经历的历史条件不同对测试结果的影响§1―2试样与电极系统 一、试样固体（绝缘电阻） 片状 管状一般采用片状，大于电极7mm 以上，厚度不大于4mm （最好在0.5~2mm ） 二、电极系统 ㈠ 三电极系统大电阻测量的本质是微电 流测量。
㈡ 二电极系统 常用于薄膜测量㈢ 三电极的优点① Iv 、Is 分开，实现体积电流测量（Rv ）② 消除电极边缘效应，可使被测部分近似为均化电场 ㈣ 电极尺寸测量极直径：50mm特定环境下用25mm 高压极直径：74mm 特定环境下用54mm保护间隙：2mm 保护极尺寸：10mm C=ε0εrh A R=ρv Ah（A 电极面积） 已知：A 、h 、Rv 、D1，g ，求ρvρv= Rv h4g D 2π）（+三、电极材料选择材料的原则： 1. 导电性好2. 与被测材料紧密接触3. 化学性能稳定，不和被测才来哦发生化学反应4. 经济、操作方便 可用电极材料： 1. 银漆、银膏 2. 蒸镀（铝、铜、金） 3. 铝箔 4. 导电橡胶§1—3 直接法测量绝缘电阻 Rx=U/Ix →U 已知，测Ix 求Rx一、兆欧表：直流电源+流比计（P13 图1-12） а=f （2I 1I ）=f （R1Rx 2R +） 流比计的特点：а与电压大小无关，使用于现场施工 二、检流法（P14 图1-13）① 校正检流计 ② 读出偏转角 R=аK Un n=IxIg— 分流比，K —仪表常数，а—检流计偏转角 U=1000V Imin=10-10 A R=1013Ω 适用于工厂产品测试三、高阻计法（P15 图1-15） Rx=IpSRnU，Rn 最大1012Ω，放大器输入阻抗>1014Ω。
第五章 局部放电试验
下面所述的电压，电容，电荷及电能的单位分别采用（V），（F），（C）及（J） 表 示。根据式（5-5），各个局部放电脉冲的放电电荷为
qr Q Cgr V p Vr
（5-6）
设 Cg Cb 部放电的能量
Vr 0 ，则可得 qr Cg V p 应用式（5-4）及式（5-6），各个局
Vg t V p 1 C gr
Qt
t 0
（5-3）
Page 5
中，Cgr是从Cg两端看到的电容，它等于
C gr C g
所以得到
Cm Cb Cg Cg
（5-4）
1 Q （5-5） C gr 这里，将Vg从Vp大致变成Vr的时间称为局部放电脉冲的形成时间。当将这些量 表示成时间的函数时，成为图5-2的曲线。
Page 10
（1）内部放电 如果绝缘材料中含有气隙、杂质、油隙等，由于介质内电场分布不均匀，或空穴与 介质完好部分电压分布造成的电场强度分布不均，发生在绝缘体内的称为内部局部放电。 通常所指的测量局部放电是指测量电气设备绝缘内部发生的放电。 当绝缘介质内出现局部放电后，外施电压在低于起始电压的情况下，放电也能继续 维持。该电压在理论上可比起始电压低一半，也即绝缘介质两端的电压仅为起始电压的一 半，这个维持到放电消失时的电压称之为局放熄灭电压。而实际情况与理论分析有差别， 在固体绝缘中，熄灭电压比起始电压约低5％-20％。在油浸纸绝缘中，由于局部放电引起 气泡迅速形成，所以熄灭电压低得多。这也说明在某种情况下电气设备存在局部缺陷而正 常运行时，局部放电量较小，也就是运行电压尚不足以激发大放电量的放电。当其系统有 一过电压干扰时，则触发幅值大的局部放电，并在过电压消失后如果放电继续维持．最后 导致绝缘加速劣化及损坏。
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
第章 高频局部放电检测技术
《电网设备状态检修技术（带电检测分册）》第五章高频局部放电检测技术目录第1节高频局部放电检测技术概述发展历程高频局部放电检测方法是用于电力设备局部放电缺陷检测与定位的常用测量方法之一，其检测频率范围通常在3MHz到30MHz之间。
高频局部放电检测技术可广泛应用于电力电缆及其附件、变压器、电抗器、旋转电机等电力设备的局放检测，其高频脉冲电流信号可以由电感式耦合传感器或电容式耦合传感器进行耦合，也可以由特殊设计的探针对信号进行耦合。
高频局部放电检测方法，根据传感器类型主要分为电容型传感器和电感型传感器。
电感型传感器中高频电流传感器（High Frequency Current Transformer ，HFCT）具有便携性强、安装方便、现场抗干扰能力较好等优点，因此应用最为广泛，其工作方式是对流经电力设备的接地线、中性点接线以及电缆本体中放电脉冲电流信号进行检测，高频电流传感器多采用罗格夫斯基线圈结构。
罗格夫斯基线圈（Rogowski coils，简称罗氏线圈）用于电流检测领域已有几十年历史。
早在1887年英国布里斯托大学的茶托克教授即进行了研究，把一个长而且形状可变的线圈作为磁位差计，并且通过测量磁路中的磁阻，试图研究更加理想的直流发电机。
罗格夫斯基线圈检测技术在20世纪90年代被英国的公立电力公司（CEGB）用在名为“El-Cid”的新技术里，用于测试发电机和电动机的定子[1]。
罗氏线圈自公布起就受到了很多学者的重视，对于罗格夫斯基线圈的应用也越来越广泛，1963年英国伦敦的库伯在理论上对罗格夫斯基线圈的高频响应进行了分析，奠定了罗格夫斯基线圈在大功率脉冲技术中应用的理论基础[2]。
20世纪中后期以来，国外一些专家学者和公司纷纷对罗氏线圈在电力上的应用进行了大量的研究，并取得了显着的成果。
如法国ALSTHOM公司有一些基于罗氏线圈电流互感器产品问世，其主要研究无源电子式互感器，在20世纪80年代英国Rocoil公司实现了罗格夫斯基线圈系列化和产业化。
特高频局部放电检测技术
主要内容
1 2 3 4 5 特高频局部放电检测的原理 特高频局部放电检测仪器及工具 特高频局部放电检测方法及注意事项 数据、图谱的分析及诊断 典型案例分析
一、特高频局部放电检测的原理
电力设备绝缘体中绝缘强度和击穿场强都很高，当局部放电 在很小的范围内发生时，击穿过程很快，将产生很陡的脉冲 电流，其上升时间小于1ns，并激发频率高达数GHz的电磁波。 应用宽带高频天线（300MHz-1.5GHz传感器）检测GIS内部 局放电流激发的电磁波信号，从而反应GIS内部局部放电的类 型及大体位置。根据传感器安装位置不同，该方法分为内置 法与外置法两种。 由于现场的晕干扰主要集中在300MHz频段以下，因此特高频 法能有效地避开现场的电晕等干扰，具有较高的灵敏度和抗 干扰能力，可实现局部放电带电检测、定位以及缺陷类型识 别等优点。
类 型
PRPS谱图
峰值检测谱图
PRPD谱图
荧 光 干 扰
干扰信号幅值较分散，一般情况下工频相关性弱。
类 型
PRPS谱图
峰值检测谱图
PRPD谱图
移 动 电 话 干 扰
干扰信号工频相关性弱，有特定的重复频率，幅值有规律变化。
类 型
PRPS谱图
峰值检测谱图
PRPD谱图
马 达 干 扰
干扰信号无工频相关性，幅值分布较为分散，重复率低。
类 型
PRPS谱图
峰值检测谱图
PRPD谱图
空 穴 放 电
放电信号通常在工频相位的正、负半周均会出现，且具有一定对称性，放电 幅值较分散，放电次数较少。
类 型
PRPS谱图
峰值检测谱图
PRPD谱图
自 由 金 属 颗 粒 放 电 局放信号极性效应不明显，任意相位上均有分布，放电次数少，放电幅值无 明显规律，放电信号时间间隔不稳定。提高电压等级放电幅值增大但放电间 隔降低。
电力变压器局部放电的高频、甚高频和超声波检测
( 2012-- 2013年度第一学期)
名称：高电压技术综合实验
题目：电力变压器局部放电检测
院系：电气与电子工程学院
班级：电气班
学号：109118
学生姓名：
指导教师：王伟
设计周数：2周
成绩：
日期：2013年01月09日
一、实验的目的与要求
使学生掌握电力设备绝缘性能的在线检测方法和抗干扰技术，特别是局部放电的在线监测技术。
二、实验正文
1．电力变压器局部放电的高频、甚高频和超声波检测.
1.1试验具体要求及内容
电力变压器是电力系统输变电的枢纽性设备，其安全可靠运行直接关系着电力系统的电力可靠性水平。大量故障统计表明，大型电力变压器的故障多为绝缘性故障。发生绝缘故障的原因主要是绝缘薄弱处的局部放电引起的绝缘老化和失效，并最终导致绝缘击穿。电力变压器发生局部放电时会发出高频电流及甚高频电磁波及超声波信号，利用相应的传感器在合适的位置接收其信号即可实现电力变压器局部放电的检测
综上所述，不同的监测技术有着不同的优点和缺点，变压器局放的在线监测应根据需要，采用多种技术手段，综合的分析监测结果，以便对变压器内部的局放情况做出科学的诊断。
四、参考资料
1、《高电压技术》，周泽存编著，水利电力出版社，1988年6月第一版。
2、《电力设备绝缘监测与诊断》，成水红编著，中国电力出版社，2001年版。
1.2试验接线图（注明所采用的试品、检测系统）
实验系统由局部放电模拟系统、局部放电检测系统三部分。
局部放电模拟系统由加压系统和试验模型组成。其中加压系统的试验电源由自耦调压器输出后经隔离变压器接到高压试验变压器上，试验变压器型号为YDTW—10/120，额定电压UN＝120kV，额定功率SN＝10kVA，120kV下局部放电量小于5pC。隔离变压器可有效抑制电网中串入的高次谐波，改善供电电源的品质。保护电阻在试品突然击穿时，起限流作用，保护试验设备，同时也有助于抑制电源侧的干扰。阻值按每伏0.1Ω的原则选为12kΩ。耦合电容为高压无晕电容器，其额定电压120kV，一次电容量为820pF，二次电容量为0.82uF。
特高频局部放电检测技术知识讲解
特高频局部放电检测技术知识讲解电力设备的局部放电是一种常见的电气现象，它预示着设备的绝缘状况可能出现问题。
特高频局部放电检测技术是一种先进的检测技术，能够有效地检测和识别电力设备的局部放电。
本文将详细介绍特高频局部放电检测技术的原理、应用及优势。
一、特高频局部放电检测技术原理特高频局部放电检测技术主要利用局部放电产生的电磁波进行检测。
当电力设备发生局部放电时，放电产生的电流会激发出电磁波，这些电磁波的频率通常在数吉赫兹到数百吉赫兹之间。
特高频局部放电检测设备能够捕捉到这些特高频电磁波，并对其进行处理和分析。
二、特高频局部放电检测技术的应用特高频局部放电检测技术在电力设备检测中具有广泛的应用。
例如，它可以用于变压器、电缆、断路器等电力设备的检测。
通过对特高频电磁波的分析，可以判断出设备的绝缘状况，发现潜在的故障，从而预防设备故障的发生。
三、特高频局部放电检测技术的优势特高频局部放电检测技术相比传统的检测方法具有以下优势：1、高灵敏度：特高频局部放电检测技术对局部放电产生的电磁波非常敏感，可以检测到非常微弱的放电信号，从而能够发现潜在的设备故障。
2、宽频带：特高频局部放电检测设备具有宽频带的接收能力，可以接收到的电磁波频率范围很广，从而能够获得更全面的设备信息。
3、抗干扰能力强：特高频局部放电检测技术对噪声的抑制能力较强，可以有效地避免干扰信号对检测结果的影响。
4、非接触式检测：特高频局部放电检测技术可以采用非接触式的方式进行检测，无需接触设备，从而不会对设备的正常运行产生影响。
四、结论特高频局部放电检测技术是一种先进的电力设备检测技术，具有高灵敏度、宽频带、抗干扰能力强和非接触式检测等优势。
通过对电力设备的特高频电磁波进行检测和分析，可以有效地发现潜在的设备故障，预防设备故障的发生。
在未来的电力设备检测中，特高频局部放电检测技术将会发挥越来越重要的作用。
随着电力系统的不断发展，人们对电力设备的安全与稳定性要求越来越高。
特高频局部放电检测技术解析
特高频局放测试仪组成示意图UHBiblioteka 外置传感器UHF 内置传感器
导体
局部放电源
法兰
UHF 内置传感器
绝缘子
内置式特高频传感器
外置式特高频传感器
UHF信号在GIS中的传播衰减
GIS的金属同轴结构可视为一个良好的电磁波导， 放电所形成的高阶电磁波TE和TM（f>300MHz）， 可沿波导方向无衰减地进行转播； 绝缘屏障会造成2dB信号衰减 转角结构会造成6dB信号分散
传感器应与盆式绝缘子紧密接触，且应放置于两根禁锢盆式 绝缘子螺栓的中间，以减少螺栓对内部电磁波的屏蔽及传感 器与螺栓产生的外部静电干扰； 在测量时应尽可能保证传感器与盆式绝缘子的接触，不要因 为传感器移动引起的信号而干扰正确判断；
6、特高频局部放电检测操作流程
在采用特高频法检测局部放电时，典型的操作流程如下：
特高频局部放电检测技术
主要内容
1 2 3 4 5 特高频局部放电检测的原理 特高频局部放电检测仪器及工具 特高频局部放电检测方法及注意事项 数据、图谱的分析及诊断 典型案例分析
一、特高频局部放电检测的原理
电力设备绝缘体中绝缘强度和击穿场强都很高，当局部放电 在很小的范围内发生时，击穿过程很快，将产生很陡的脉冲 电流，其上升时间小于1ns，并激发频率高达数GHz的电磁波。 应用宽带高频天线（300MHz-1.5GHz传感器）检测GIS内部 局放电流激发的电磁波信号，从而反应GIS内部局部放电的类 型及大体位置。根据传感器安装位置不同，该方法分为内置 法与外置法两种。 由于现场的晕干扰主要集中在300MHz频段以下，因此特高频 法能有效地避开现场的电晕等干扰，具有较高的灵敏度和抗 干扰能力，可实现局部放电带电检测、定位以及缺陷类型识 别等优点。
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《电网设备状态检修技术（带电检测分册）》第五章高频局部放电检测技术目录第1节高频局部放电检测技术概述 (2)1.1 发展历程 (2)1.2 技术特点 (3)1.2.1 技术优势及局限性 (3)1.2.1 局限性 (3)1.2.3 适用范围 (4)1.3 应用情况 (4)第2节高频局部放电检测技术基本原理 (4)2.1 罗氏线圈基本知识 (4)2.2 高频局部放电检测基本原理 (6)2.3 高频局部放电检测装置组成及原理 (7)第3节高频局部放电检测及诊断方法 (9)3.1 检测方法 (9)3.1.1 电力电缆 (9)3.1.2 其他电力设备 (10)3.2 诊断方法 (11)第四节典型高频局部放电案例分析 (14)4.1 110kV 电缆GIS终端内部气隙局部放电缺陷案例 (14)参考文献 (16)第1节高频局部放电检测技术概述1.1 发展历程高频局部放电检测方法是用于电力设备局部放电缺陷检测与定位的常用测量方法之一，其检测频率范围通常在3MHz到30MHz之间。
高频局部放电检测技术可广泛应用于电力电缆及其附件、变压器、电抗器、旋转电机等电力设备的局放检测，其高频脉冲电流信号可以由电感式耦合传感器或电容式耦合传感器进行耦合，也可以由特殊设计的探针对信号进行耦合。
高频局部放电检测方法，根据传感器类型主要分为电容型传感器和电感型传感器。
电感型传感器中高频电流传感器（High Frequency Current Transformer ，HFCT）具有便携性强、安装方便、现场抗干扰能力较好等优点，因此应用最为广泛，其工作方式是对流经电力设备的接地线、中性点接线以及电缆本体中放电脉冲电流信号进行检测，高频电流传感器多采用罗格夫斯基线圈结构。
罗格夫斯基线圈（Rogowski coils，简称罗氏线圈）用于电流检测领域已有几十年历史。
早在1887年英国布里斯托大学的茶托克教授即进行了研究，把一个长而且形状可变的线圈作为磁位差计，并且通过测量磁路中的磁阻，试图研究更加理想的直流发电机。
罗格夫斯基线圈检测技术在20世纪90年代被英国的公立电力公司（CEGB）用在名为“El-Cid”的新技术里，用于测试发电机和电动机的定子[1]。
罗氏线圈自公布起就受到了很多学者的重视，对于罗格夫斯基线圈的应用也越来越广泛，1963年英国伦敦的库伯在理论上对罗格夫斯基线圈的高频响应进行了分析，奠定了罗格夫斯基线圈在大功率脉冲技术中应用的理论基础[2]。
20世纪中后期以来，国外一些专家学者和公司纷纷对罗氏线圈在电力上的应用进行了大量的研究，并取得了显著的成果。
如法国ALSTHOM公司有一些基于罗氏线圈电流互感器产品问世，其主要研究无源电子式互感器，在20世纪80年代英国Rocoil公司实现了罗格夫斯基线圈系列化和产业化。
总而言之，在世界范围内对于罗格夫斯基线圈传感器的研究，于20世纪60年代兴起，在80年代取得突破性进展，并有多种样机挂网试运行，90年代开始进入实用化阶段。
尤其进入21世纪以来，微处理机和数字处理器技术的成熟，为研制新型的高频电流传感器奠定了基础。
20世纪90年代欧洲学者将罗氏线圈应用于局部放电检测，效果良好，并得到了广泛应用。
例如意大利的博洛尼亚大学的G.C. Montanari和A. Cavallini等人及TECHIMP公司成功研制了高频局部放电检测仪，并被广泛应用。
近几年国内的一些科研院所和企业均开始研制基于罗氏线圈传感器以及高频局放检测装置，虽然起步比较晚，有些技术还处于跟踪国外大公司的水平，但随着发展罗氏线圈电子式传感器的时机逐渐成熟，国内如清华大学、西安交通大学、上海交通大学、华北电力大学等对于罗氏线圈传感器进行了深入的研究和探索，并取得了大量成果[4]。
1.2 技术特点1.2.1 技术优势及局限性高频局放检测技术的技术优势及局限性主要表现在以下几个方面：（1）可进行局部放电强度的量化描述。
由于高频局放检测技术应用高频电流传感器，与传统的脉冲电流法具有类同的检测原理，若传感器及信号处理电路相对确定的情况下，可以对被测局部放电的强度进行理化描述，以便于准确评估被检测电力设备局部放电的绝缘劣化程度。
（2）具有便于携带、方便应用、性价比高等优点。
高频电流传感器作为一种常用的传感器，可以设计成开口CT的安装方式，在非嵌入方式下能够实现局放脉冲电流的非接触式检测，因此具有便于携带、方便应用的特点。
（3）检测灵敏度较高。
高频电流传感器一般由环形铁氧体磁芯构成，铁氧体配合经磁化处理的陶瓷材料，对于高频信号具有很高灵敏度。
局部放电发生后，放电脉冲电流将沿着接地线的轴向方向传播，即会在垂直于电流传播方向的平面上产生磁场，电感型传感器是从该磁场中耦合放电信号。
除此之外利用HFCT进行测量，还具有可校正的优点。
1.2.1 局限性（1）高频电流传感器的安装方式也限制了该检测技术的应用范围。
由于高频电流传感器为开口CT的形式，这就需要被检测的电力设备的接地线或末屏引下线具有引出线，而且其形状和尺寸能够卡入高频电流传感器。
而对于变压器套管、电流互感器、电压互感器等容性设备来说，若其末屏没有引下线，则无法应用高频局放检测技术进行检测。
（2）抗电磁干扰能力相对较弱。
由于高频电流传感器的检测原理为电磁感应，周围及被测串联回路的电磁信号均会对检测造成干扰，影响检测信号的识别及检测结果的准确性。
这就需要从频域、时域、相位分布模式等方面对干扰信号进行排除。
1.2.3 适用范围高频法仅适用于具备接地引下线电力设备的局部放电检测，主要包括电力电缆、变压器铁心及夹件、避雷器、带末屏引下线的容性设备等。
1.3 应用情况随着高频局部放电检测技术的不断成熟，国网公司在高频局部放电检测应用实践上积累了大量的宝贵经验，发现了大量潜在缺陷，目前该方法已广泛应用于电力电缆及其附件、变压器、电抗器、旋转电机等电力设备局部放电检测。
随着状态检修工作的不断深入，高频局部放电检测技术已列入状态检修试验规程，成为提前发现电力设备潜在缺陷的重要手段。
国家电网公司在推广应用高频局部放电检测技术方面做了大量卓有成效的工作。
2010年，在充分总结部分省市电力公司试点应用经验的基础上，结合状态检修工作的深入开展，国家电网公司颁布了《电力设备带电检测技术规范（试行）》和《电力设备带电检测仪器配置原则（试行）》，在国家电网公司范围内统一了高频局部放电检测的判据、周期和仪器配置标准，初步建立起完整的高频局部放电检测技术标准体系，高频局部放电检测技术在国家电网公司范围全面推开。
第2节高频局部放电检测技术基本原理2.1 罗氏线圈基本知识罗格夫斯基线圈（Rogowski coils），简称罗氏线圈，又被称为磁位计，最早被用于磁路的测量。
一般情况下罗氏线圈为圆形或矩形，线圈骨架可以选择空心或磁性骨架，导线均匀绕制在骨架上。
罗氏线圈的结构示意图如图5-所示。
图 5-1 罗氏线圈结构示意图罗氏线圈的原边为流过被测电流的导体，副边为多匝线圈。
当有交变的电流流过穿过线圈中心的导体时，会产生交变的磁场。
副边线圈与被测电流产生的磁通相交链，整个罗氏线圈副边产生的磁链正比于导体中流过的电流大小。
变化的磁链产生电动势，且电动势的大小与磁链的变化率成正比。
令流过导体的电流为()I t ，线圈副边感应出的电动势为()e t ，基于安培环路定律和法拉第电磁感应定律，可由Maxwell 方程[8]解得： ()()I t e t Mt ∂=∂ （5-1）其中M 为罗氏线圈的互感系数。
根据罗氏线圈负载的不同，线圈可分为外积分式和自积分式[9]。
外积分式罗氏线圈又称作窄带型电流传感器，具有较好的抗干扰能力。
当采用外积分式罗氏线圈时，为得到电流()I t 的波形，线圈的输出通常需要经过无源RC 外积分电路、由运放构成的有源外积分电路，以及数自积分电路等负载。
外积分式罗氏线圈受积分电路频率性能影响较大，测量频率上限受到限制，一般用于测量兆赫兹以下的中低频率电流。
自积分式罗氏线圈又称作宽带型电流传感器，具有相对较宽的检测频带。
由于其直接采用积分电阻，因此频率响应较快，适用于测量上升时间较短的脉冲电流信号。
罗氏线圈根据其结构不同可分为挠性罗氏线圈、刚性罗氏线圈和PCB 型罗氏线圈[10-11]。
挠性罗氏线圈以能够完全的挠性材料作为线圈骨架，将导线均匀绕在骨架上。
测量时将骨架弯曲成一个闭合的环，使通电导体冲线圈中心穿过。
这种线圈使用方便，但测量精确度低、稳定性不高。
刚性罗氏线圈采用刚性结构线圈骨架，在结构上更容易使得绕线能够均匀分布，大大提高了抗外磁场干扰的能力，从而提高了测量的精确度。
这种线圈的测量精确度和可靠性较高，但在实际使用中会受到现场安装条件的限制。
PCB 型罗氏线圈是一种基于印刷电路板（PCB ）骨架的罗氏线圈，相比传统的罗氏线圈，其线圈密度、骨架截面积以及线圈截面与中心线的垂直程度都有极大提高，是一种高精度的罗氏线圈。
这种线圈现在还处于起步阶段，其实际应用还有一定的距离。
2.2 高频局部放电检测基本原理用于局部放电检测的罗氏线圈称为高频电流传感器，其有效的频率检测范围一般为3MHz ～30MHz 。
由于所测量的局部放电信号是微小的高频电流信号，传感器需要在较宽的频带内有较高的灵敏度。
因此HFCT 选用高磁导率的磁芯作为线圈骨架，并通常采用自积分式线圈结构[13]。
使用HFCT 进行局部放电检测的等效电路图如图 5-2所示。
其中()I t 为被测导体中流过的局部放电脉冲电流，M 为被测导体与HFCT 线圈之间的互感，L s 为线圈的自感，R s 为线圈的等效电阻，C s 为线圈的等效杂散电容，R 为负载积分电阻，u o (t )为HFCT 传感器的输出电压信号。
图 5-2 高频电流传感器局部放电检测等效电路图在传感器参数满足自积分条件的情况下，忽略杂散电容C s ，计算可得系统的传递函数为[15]：o ()()()S U S M R H S R I S L N =≈= （5-2）其中N 为线圈的绕线匝数。
因此，在满足自积分条件的一段有效频带内，HFCT 的传递函数是与频率无关的常数。
并且，HFCT 的灵敏度与绕线匝数N 成反比，与积分电阻R 成正比。
事实上，在高频段C s 的影响是不能忽略的。
在考虑C s 影响的情况下，系统的传递函数H (S )为：o 2()()()()1S S S S S S U S MS H S L R I S L C S R C S R R ==++++ （5-3）HFCT 等效电路类似于高频小信号并联谐振回路，采用高频小信号并联谐振回路理论分析可得电流传感器的频带为：下限截止频率：S S 1S S S S 2()2R R R R f L RR C L ππ++=≈+ （5-4）上限截止频率：S S S 2S S S 122L RR C f L RC RC ππ+=≈ （5-5）在实际使用中，一般希望HFCT 有尽可能高的灵敏度，并且在较宽的频带范围内有平滑的幅频响应曲线。