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1、试验一 脉冲电流法测量局部放电 一、实验目的一、实验目的 掌握高压设备局部放电的脉冲电流法的标定及测试方法 二、试验内容二、试验内容 试验棒-板间隙发生局部放电(电晕)、油中尖端放电、悬浮电位放电和固体中绝缘缺陷（气泡）放电的波形及图谱特点 三、实验仪器三、实验仪器 1.电源隔离滤波器； 2.工频高压发生器，100kV； 3.TCD-9302 局放测试仪； 4.试品（棒-板间隙、油中尖端、悬浮电位、固体中绝缘缺陷） ； 5.检测阻抗； 6.JZF-10 校正脉冲发生器； 7.耦合电容器，100kV； 四、脉冲电流法测量局部放电的原理四、脉冲电流法测量局部放电的原理 高压设备内部存在某些绝缘上的
2、薄弱环节， 在一定的条件下会形成局部放电， 长期的局部放电可加速绝缘介质的老化和劣化。 设备内部有局部放电时， 在其外部接线回路中会形成脉冲电流， 测量该脉冲电流可用于评估设备内的放电的强弱甚至放电的类型， 为评估设备的绝缘状态提供基础。测量局部放电的方法主要有：脉冲电流法、超声波法和超高频法，本试验采用的是脉冲电流法。 4.1 脉冲电流法的基本测量电路脉冲电流法的基本测量电路 zaCkCdZ(a) z aCkCdZ(b) z1aC1dZ2aC2dZ(c) (a) 并联法（b）串联法（c）平衡法 1aC、-被试品；-耦合电容； Z-阻隔阻抗；Z2aCaCkCd-检测阻抗； AC-交流电源 图
3、1 脉冲电流法的基本接线回路 图 1 中的阻抗Z一般采用电感或电阻，以防止局部放电时的放电脉冲被电源的杂散电容所旁路， 同时也可阻止电源本身的干扰脉冲进入试品和测试支路。 试品上的脉冲经过传到检测阻抗kCdZ上， 用适当的仪器或数据采集系统可测量到dZ上的流过的脉冲电流时产生的电压信号，即可得局部放电脉冲相对应的测量值。 并联法可用于试品一端直接接地， 在实际的测量工作中使用较多。 串联法时试品不能接地。 而平衡法是利用两台试品相互作为耦合电容或将电容值差别不大的另一电容器作为耦合电容，和的大小不一定要求相等，但以同一数量级为好，同时两者的1aC2aCtg应相似，平衡接线法的抗干扰性能较好。
4、4.2 检测阻抗检测阻抗 检测阻抗可用 R、L 或 R、L、C 的组合，原理电路见图 2： (a) (b) (c) (d) 图 2 检测阻抗 1) 电阻。利用无感电阻作为检测阻抗，其输出的电压信号波形与电流信号的波形相似，包括了所有的高频分量，灵敏度高，适合于局部放电的定量测量，但由于频带较宽，易于受到干扰，造成测量误差，另外交流电流信号也在电阻上产生压降，不仅干扰了局部放电的测量，还可能使得电阻发热而烧坏。 2）阻容并联。即使是采用纯电阻，由于电缆和仪器的杂散电容及输入电容的存在，其结果实际上仍然是电阻与电容的并联， 为此常在纯电阻的旁边有意识地并联合适大小的电容C，并使得 C 比杂散电容大
5、若干倍，因而可忽略杂散电容的影响，使得预计的结果较准确，电容 C 的接入还可以消弱高频干扰信号，但会使得输出的信号幅值降低，灵敏度减小。 3）电感和电容的并联。电感并联电容后形成了调谐回路，根据其谐振频率的大小，回路对一定的频率分量有着较大的灵敏度，适当选择谐振频率，可以避免频带外的信号干扰，但缺点是波形易呈现振荡。 4）电感、电阻和电容的并联。其基本的特性与电感和电容并联相似，但可以通过电阻来调整整个元件的频带宽度。 4.3 测量回路的标定测量回路的标定 研究可知， 检测回路中的检测阻抗上的脉冲电压信号的幅值与试品的视在放电量成正比关系，为了定量的了解检测阻抗dZ上的电压与局部放电的放电量之
6、间的关系，可在试品上注入已知的电荷 （模拟局部放电的内部放电的视在的电荷） 以校准测量仪器采集到的电脉冲的幅值，上述建立视在放电量与脉冲信号幅之间关系的过程称为“标定” 。几种常用的标定回路如下： (a) CkZdCx局放仪Cq(b) (c) 图 3 标定电路接线 上述标定电路的等效电路如下： 图 4 标定等效电路 由图 4 可见，试品两端的总电容是已知的，则注入试品两端的电荷为 N qXqXUCCCCq+=0式中试品电容及与其并联的耦合、杂散电容等。 XC试验时，一般选取，则上式近似为 qCC?XNqUCq 0然后根据试品允许的放电强度调节方波发生器的输出电压，再根据所选的计算出通过注入到试
7、验回路的值，调节仪器宽带放大器的增益，获得合适放电脉冲幅值为，则在该灵敏度下，测量装置的换算系数，即单位刻度的放电量为NUqCqC0q0L 00Lq，也即为幅值为高的脉冲放电量值即为。 0L0q测试试品的局部放电量时，则应去掉标定方波脉冲，在放大器灵敏度不变的情况下，读取放电信号的幅值为，则试品的视在放电量为 L0LLCUqqN= NU标准方波发生器输出电压（V） ； qC标定耦合电容（pF） ； q 注入电荷量（pC） ； 0L标定信号幅值； L测量信号幅值； 测试局部放电时如果试验回路有较大的干扰脉冲，或在某一相位有一个固定干扰脉冲，且干扰脉冲的幅值又大于方波标定脉冲幅值。这时就应用仪器的
8、开窗功能，调节测量窗口，避开干扰脉冲，确保放电量表的读数为方波标定脉冲的值。4.4 局部放电波形及测量图谱的分析局部放电波形及测量图谱的分析 不同的放电模式下，局部放电的波形存在一定的特点，典型的波形如下： 图 5.固体中气泡放电 图 6.电晕放电 图 7.悬浮电位 图 8.液体中的尖端放电 根据测试系统得到的数据，可以得到放电量q，放电相位，放电次数参数的二维和三维指纹谱图，为评估设备的绝缘状况奠定基础。 N五试验步骤五试验步骤 1）根据试验的要求接好试验接线； T1：调压器；T2：升压变压器；R:保护电阻；Ck：耦合电容器；Z：检测阻抗 图 9 试验接线 2）采用标定源标定试验回路； 3）
9、去掉标定源，给试品施加工频高压，直至形成放电，利用 LDS-6 局部放电测试仪测试局部放电信号； 4）分析整理试验数据，得到相关的放电图像及谱图； 六、试验中的注意事项六、试验中的注意事项 1）加压过程要缓慢，防止棒-板间隙出现击穿 2）标定时，确保高压系统处于无电状态，标定后，去掉标定源后才能施加高压 3）标定完后，不要再改动系统接线 4) 实验时，关闭除实验设备以外的所有带电设备（包括灯管、手机等） 七、思考题七、思考题 1）测量局部放电为什么要进行标定？ 2）脉冲电流法为什么不能测量到设备内部的真实放电量？ 3）测试中的耦合电容器的作用是什么？ 4）RC 检测阻抗和 RLC 检测阻抗各有什么特点？ 八、附录八、附录 图 10 试品（从左往右：油中尖端、固体绝缘中的气泡、液体中尖端、棒-板、悬浮电位） 图 11 实验整体接线照 图.12 固体中的气泡放电 图.13 外部尖端放电（电晕） 图.14 悬浮电位放电 图.15 液体（油）中的尖端放电
