69精品久久久久9999 局放、电压击穿、绝缘强度、介电常数有哪些关联

高压设备 绝缘 内部不可避免地存在着一些气泡、空隙、杂质和污秽等缺陷。这些缺陷有些是在制造过程中未去净的，有些是在运行过程中由于 绝缘 介质的老化、分解而产生的。在运行中这些缺陷会逐渐发展。在强电场作用下，当这些气隙、气泡或局部固体 绝缘 表面上的场强达到一定数值时，有缺陷处就可能产生局部放电。

局部放电并不立即形成贯穿性的通道，而仅仅分散地发生在极微小的局部空间内，故在当时它几乎并不影响整个介质的 电压击穿 。但是，局部放电所产生的电子、离子在电场作用下运动，撞击气隙表面的 绝缘 材料，会使电介质逐渐分解、破坏。放电产生的导电性和活性气体会氧化、腐蚀介质。同时，局部放电使该处的局部电场畸变加剧，进一步加剧了局部放电的 强度 。局部放电处也可能产生局部的高温，使 绝缘 产生不可恢复的损伤 (脆化、炭化等)，这些损伤在长期的运行中继续不断扩大，加速了介质的老化和破坏，发展到一定程度时，有可能导致整个 绝缘 在工作 电压 下发生 击穿 或沿面闪络，故测定 绝缘 在不同 电压 下局部放电 强度 的规律能显示 绝缘 的情况。它是一种判断 绝缘 在长期运行中性能好坏的较好的方法。

一、测量原理

图 3-9是局部放电的等值电路图。图中C ₀ 为气泡的电容，C ₁ 为与气泡串联的 绝缘 部分的电容，C ₂ 为完好 绝缘 部分的电容，Z为相应于气隙放电脉冲频率的电源阻抗，F表示放电间隙。当 绝缘 介质中有气泡时，由于气体的 介电常数 比固体介质的 介电常数 小，气泡中的电场 强度 比固休介质中的电场 强度 大，而气体的 绝缘强度 又比固体介质的 绝缘强度 低，故当外加 电压 达一定值时，气泡中首先开始放电。图3-9(a)是介质中有气泡时的情况，图3-9(b)是它的等值电路。当电源 电压 瞬时上升到某一数值U _T 时，间隙F上的 电压 为 ， 假定这时恰好能引起间隙F放电 。 放电时，放电产生的空间电荷建立反电场，使C ₀ 上的 电压 急剧下降到剩余 电压 U _s 时，放电就此熄灭。气隙恢复 绝缘 性能。由于外加 电压 U还在上升，使气隙上的 电压 又随之充电达到气隙的 电压击穿 U _F 时，气隙又开始第二次放电，此时的 电压 、电流波形如图3-10所示。这样，由于充放电使局部放电重复进行，就在电路中产生脉冲电流。C ₀ 放电时，其放电电荷量为

式中 q _s ——真实放电量，但因C _{0 、} C ₁ 等实际上无法测定，因此 q _s 也无法测得。

由于气隙放电引起的 电压 变动（ U _F -U _S ）将按反比分配在 C ₁ 、 C ₂ 上（从气隙两端看， C ₁ 、 C ₂ 是相串联的），故在 C ₂ 上的 电压 变动 ∆ U 应为

这就是说，当气隙放电时，试品两端 电压 也突然下降 ∆ U ，相应于试品放掉电荷

式中 q——视在放电量。

q 虽然可以由电源加以补充，但必须通过电源侧的阻抗，因此， ∆ U及q值是可以测量到的。通常将q作为度量局部放电 强度 的参数。比较式(3-11)及式(3-12)可得

即视在放电量比真实放电量小得多。

二、测量回路

当 电气 设备 绝缘 内部发生局部放电时，将伴随着出现许多现象，有些属于电现象，如电脉冲、 介质损耗 的增大和电磁波辐射等；有些属于非电的现象，如光、热、噪声、气体压力的变化和化学变化等。可以利用这些现象来判断和检测是否存在局部放电。因此，检测局部放电的方法也可以分为电和非电两类，但在大多数情况下，非电的测试方法都不够灵敏，多半属于定性的，即只能判断是否存在局部放电，而不能借以进行定量的分析，而且有些非电的测试必须打开设备才能进行，很不方便。目前得到广泛应用而且比较成功的方法是电的方法，即测量 绝缘 中的气隙发生放电时的电脉冲，它是将被试品两端的 电压 突变转化为检测回路中的脉冲电流，利用它不仅可以判断局部放电的有无，还可测定放电的强弱。

前面已经指出，当试品中的气隙放电时，相当于试品失去电荷 (视在放电量)q，并使其端 电压 突然下降 ∆ U，这个一般只有微伏级的 电压 脉冲叠加在数量级为千伏的外施 电压 上。局部放电测试设备的工作原理就是把这种 电压 脉冲检测反映出来。图3-11是目前国际上推荐的三种测量局部放电的基本回路。

图 3-11 (a)及(b)电路的目的都是要把一定 电压 作用下被试品C _X 中由于局部放电产生的脉冲电流作用到检测用的阻抗Z _m 上，然后将Z _m 上的 电压 经放大器A放大后送到测量仪器M中去，根据Z _m 上的 电压 ，可推算出局部放电视在放电量q。

为了达到上述目的，首先想到的是将测量阻抗 Z _m 直接串联接在被试品C _X 低压端与地之间，如图3-11(b)所示的串联测量回路。 由 于变压器绕组对高频脉冲 具 有很大的感抗，阻塞高频脉冲电流的流通，所以必须另加耦合电容器C _K 形成低阻抗的通道。

为了防止电源噪声流入测量回路以及被试品局部放电脉冲电流流到电源去，在电源与测量回路间接入一个低通滤波器 Z，它可以让工频 电压 作用到被试品上，但阻止被测的高频脉冲或电源的高频成分通过。

测量时，图 3-11(b)的串联测量电路中，被试品的低压端必须与地 绝缘 ，故不适用于现场试验。为此，可将图3-11(b)中的C _X 与C _K 的位置相互对调，组成图3-11(a)所示的并联测量电路，Z _m 与被试品C _X 并联。不难看出，两者对高频脉冲电流的回路是相同的，都是串联地流经C _X 、C _K 与Z _m 三个元件，在理论上两者的灵敏度也是相等的，但并联测试电路可适用于被试品一端接地的情况，在实际测量中使用较多。

直接法测量的缺点是抗干扰性能较差。为了提高抗外来干扰的能力，可以采用图 3-11(c)所示的桥式测量回路(又称平衡测量回路，简称平衡法)。被试品C _X 及耦合电容器C _K 的低压端与地之间，测量仪器测量Z _m 和Z ´ _m 。上的 电压 差。因为电源及外部 干 扰在Z _m 及Z ´ _m 上产生的信号基本上可以互相抵消，故此回路抗外部干扰的性能良好。

所有上述回路，都希望阻抗 Z及耦合电容器C _K 本身在试验 电压 下不发生局部放电 ，一 般情况下，希望电容C _K 的值不小于C _X ，以增加Z _m 上的信号，同时Z _m 的值应小 于 Z，使得在局部放电时，C _K 与C _X 之间能较快的转换电荷，但从电源重新充电的过程则较缓慢。上述两个过程，使Z _m 上出现 电压 脉冲，经放大后，用适当的仪器(示波器、脉冲 电压 表、脉冲计数器)进行测量。为了知道测量仪器上显示的信号在一定的测量灵敏度下代表多大的放电量，必须对测量装置进行校准(常用方波定量法校准)。

局部放电的另一种测量方法是测 tan δ 的方法，测量出tan δ =f(u)的曲线，曲线开始上升的 电压 U ₀ 即为局部放电起始 电压 ，但与上述测量放电脉冲法相比较，测tan δ 的灵敏度较低，特别是对变电设备来说，由于测tan δ 的QS1型电桥的额定 电压 远低于设备的工作 电压 ，故测量tan δ 通常难以反映 绝缘 内部在工作 电压 下的局部放电缺陷。

局部放电试验用于测量套管、电机、变压器、电缆等 绝缘 的裂缝、气泡等内在的局部缺陷 (特别是在程度上尚较轻时)是一个比较有效的方法。经过多年来的研究改进，此项试验方法已逐渐趋于成熟，很多制造厂和运行厂已将测试局部放电列入试验的项目，并取得了较为显著的成效。

局部放电试验用于测量套管、电机、变压器、电缆等 绝缘 的裂缝、气泡等内在的局部缺陷 (特别是在程度上尚较轻时)是一个比较有效的方法。经过多年来的研究改进，此项试验方法已逐渐趋于成熟，很多制造厂和运行厂已将测试局部放电列入试验的项目，并取得了较为显著的成效。

三、注意事项

测量局部放电时，除了一些高压试验的注意事项外，还必须注意：

(1)试验前，被试品的 绝缘 表面应当清洁干燥，大型油浸式试品移动后需停放一定时间，试验时试样的温度应处于环境温度。

(2)测量时应尽量避免外界的干扰源，有条件时最好用独立电源。试验最好在屏蔽室内进行。

(3)高压试验变压器、检测回路和测量仪器二者的地线需连成一体，并应单独用一根地线，以保证试验安全和减少干扰。高压引线应注意接触可靠和静电屏蔽，并远离测量线和地线，以避免假信号引入仪器，

(4)仪器的输入单元应接近被试品，与被试品相连的线越短越好，试验回路尽可能紧凑，被试品周围的物体应良好接地。