4）脈沖電流法測PD的基本回路5）PD測量的抗干擾問題

1）局部放電的概念和特點：

局部放電的概念：

PartialDischarge簡稱為PD，指在一定外施電壓作用下，電氣設備內部絕緣弱點處發生的局部重復擊穿和熄滅現象

局部放電的危害：

局部放電發生在一個或幾個絕緣內部缺陷中（如氣隙或氣泡），在這個小空間內電場強度很大。雖然其放電能量很小，短時間內對電氣設備的絕緣強度并不造成影響，但電氣設備在工作電壓下長期運行時，局部放電會逐步擴大，并產生不良化合物，使絕緣慢慢損壞，導致整個絕緣被擊穿，發生突發性故障

局部放電的特點：介質內部發生局部放電時，伴隨著發生許多現象。有些屬于電的：如電脈沖的產生、介質損耗的增大及電磁波放射；有些屬于非電的：如光、熱、噪音、氣體壓力的變化和化學變化。

局部放電的檢測：這些現象都可以用來判斷局部放電是否存在，因此檢測的方法也可分為電的和非電的兩類

絕緣油的氣相色譜分析法：通過檢查電氣設備油樣內所含的氣體組成含量來判斷設備內部的隱藏缺陷

超聲波探測法：在電氣設備外壁放上由壓電元件和前置放大器組成的超聲波探測器，用以探測局部放電所形成的超聲波，從而了解有無局部放電的發生，粗測其強度和發生部位PD非電量法檢測3）局部放電的脈沖電流測量法局部放電的三電容模型

Cg：氣泡的電容；

Cb：和Cg相串聯部分的介質電容；

Cm：其余大部分絕緣的電容介質內部氣隙放電的三電容模型(a)具有氣泡的介質剖面(b)等值電路

氣泡很小，Cg比Cb大，Cm比Cg大很多 電極間加上交流電壓u，則Cg上的電壓為ug，

Ug=UCb/(Cg+Cb)例如：Cg=1pFCb=0.01pFCm=100pF則：Ug=1kV;U=100kV

局部放電機理

ug隨外加電壓u升高，當u上升到Us時，ug到達Cg的放電電壓Ug，Cg氣隙放電。于是Cg上的電壓一下從Ug下降到Ur，然后放電熄滅。Ur叫做殘余電壓，它可以接近為零值，也可以為小于Ug的其它值局部放電時氣隙中的電壓和電流的變化 Cg上的電壓從Ug突變為Ur的一瞬間，就是局部放電脈沖的形成時刻，此時通過Cg有一脈沖電流，局部放電時氣泡中的電壓和電流的變化如圖所示局部放電時氣隙中的電壓和電流的變化

4）脈沖電流法測PD的基本回路電橋平衡回路

試品通過Ck后與檢測阻抗并聯的回路

試品與檢測阻抗相串聯的回路

抗干擾措施

背景噪音決定最小可見視在放電量，亦即決定測量系統的靈敏度，嚴重噪音將使局部放電測量無法進行。

目前常采用的抗干擾措施包括：軟硬件濾波；平衡電路；差動電路；相位鎖定或可移開窗；統計法等。耐壓試驗工頻高壓試驗直流高壓試驗雷電沖擊高壓試驗操作沖擊高壓試驗1）交流高壓試驗

交流耐壓：是交流設備的基本耐壓方式。適用于≤220kV以下的電力設備。以變壓器為例，如圖所示串級變壓器高壓繞組中點接殼的串級變壓器原理電路圖工頻高壓的測量工頻高壓的測量

交流耐壓試驗實施辦法：電力設備預防性試驗規程（DL/T596）已對各類設備的耐壓值作出了規定。以電力變壓器為例，當大修且全部更換繞組后，按出廠試驗電壓值進行試驗。在其它情況下，耐壓值取出廠試驗電壓的85％。規程給出的電力變壓器的交流工頻耐壓值如表所示電力變壓器交流試驗電壓值

括號內數值適用于不固定接地或經小電抗接地系統

額定電壓kV最高工作電壓kV線端交流試驗電壓值kV中性點交流試驗電壓值kV全部更換部分更換繞組全部更換部分更換繞組3540.5857285726672.5140120140120110126.0200170（195）9580220252.036039530633685（200）72（170）330363.046051039143485（230）72（195）500550.06306805365788514072120

直流耐壓特點：

與交流耐壓不同，直流耐壓無局部放電損傷：

對于電纜等油紙絕緣，在交、直流電壓作用下，在油和紙上的電壓分布不一樣 交流時電壓按介電常數ε分布：電壓較多作用在油層上

直流時電壓按電阻系數ρ分布：電壓較多作用在紙上 紙的耐壓強度較高，所以電纜能耐受較高的直流電壓 為了加強絕緣的考驗，電纜的直流耐壓值規定得較高。盡管如此，對于在交流電網中使用的電纜，直流耐壓對絕緣的考驗不如交流耐壓接近實際。3）雷電沖擊高壓試驗

雷電沖擊耐壓考驗電力設備承受雷電過電壓的能力。只在制造廠進行本項試驗，因為本項試驗會造成絕緣的積累效應，所以在規定的試驗電壓下只施加3次沖擊。對小變壓器是作為型式試驗進行的。國家標準規定額定電壓≥220kV，容量≥120MVA的變壓器出廠時應進行本項試驗。電力系統中的絕緣預防性試驗，不進行本項試驗。對主絕緣耐受雷電過電壓的能力，由交流耐壓試驗等值地承擔

各種預防性試驗方法的特點總結序號試驗方法能發現的缺陷1測量絕緣電阻及泄漏電流貫穿性的受潮、臟污和導電通道2測量吸收比大面積受潮、貫穿性的集中缺陷3測量tgδ絕緣普遍受潮和劣化4測量局部放電有氣體放電的局部缺陷5油的氣相色譜分析持續性的局部過熱和局部放電6交流或直流耐壓試驗使抗電強度下降到一定程度的主絕緣局部缺陷7操作波或倍頻感應耐壓試驗(限于變壓器)使抗電強度下降到一定程度的主絕緣或縱絕緣的局部缺陷表中序號6和7兩項為破壞性試驗，其它各項均屬于非破壞性試驗

絕緣預防性試驗是在電力設備處于離線情況下進行的。離線監測的缺點是：①需停電進行，而不少重要的電力設備不能輕易地停止運行；②只能周期性進行而不能連續地隨時監視，絕緣有可能在診斷期間發生故障；③停電后的設備狀態，如作用電場及溫升等和運行中不相符合，影響診斷的正確性。譬如前述的絕緣tgδ檢測，采用電橋法時，由于標準電容器的額定電壓的限制，一般只加到10kV，這對于220kV～500kV的電力設備而言，電壓是很低的。離線監測的缺點

在線監測和診斷是電力設備在運行狀態下進行的，故可避免離線監測及診斷的上述缺點，可使判斷更加準確。自70年代以來，隨著傳感、信息處理及電子計算機技術的快速發展，在線監測和診斷技術也得到迅速的發展。根據在線監測和診斷的結論，還可以做到有的放矢地進行維修，這種維修稱為預知性維修。

在線監測和診斷技術的不足是投資費用較大，只適用于大型和重要設備及變電所

在線監測和診斷的優缺點沖擊高壓試驗沖擊電壓波形沖擊電壓發生器原理沖擊電壓發生器結構沖擊電壓測量a、雷電沖擊電壓波OC為視在波前OF為視在波前時間OG為視在半峰值時間（也稱為波尾時間）國標規定：一、沖擊電壓波形b、操作沖擊電壓波國標規定：沖擊電壓的一般表達式：u2=U1[exp（-t/τ1）-exp（-t/τ2）]時間常數：用τ1和τ2表達1.2/50μs的雷電波：τ1＞＞τ2

u2的構成：u2由兩個指數分量相加構成波形時間的確定：波前時間相對于波尾半峰值時間要短得多。波前時間Tf基本上由較小的時間常數τ2決定；半峰值時間Tt基本上由相對大得多的時間常數τ1決定

在t1時：u2=0.3U2m

在t2時：u2=0.9U2m

∴0.3U2m≈U2m[1-exp（-t1/τ2）]，即exp（-t1/τ2）≈0.7 0.9U2m≈U2m[1-exp（-t2/τ2）]，即exp（-t2/τ2）≈0.1 由上兩式可得t2－t1≈τ2?n7波前時間Tf

：因圖中ΔO1CF與ΔABD相似，故波前時間：Tf=(t2－t1)/(0.9－0.3)≈τ2?n7/0.6≈3.24τ2≈3.24RfC2標準波定義 在求波前時間Tf與電路參數的關系時，可近似地認為exp（－t/τ1）隨時間t幾乎不變，且設其值恒定為1。即u2≈U1[1－exp（－t/τ2）]其中充電時間常數τ2=RfC2U1RfC2等值電路

在求半峰值時間與電路參數關系時，仍然考慮τ1＞＞τ2，到達半峰值時間時，雙指數分量中的exp（－t/τ2）早已衰減到接近零值，如圖中雙指數曲線所示。因此在確定半峰值時間Tt時，考慮到Tt＞＞Tf，不計及Tf的影響 認為u2≈U1exp（－t/τ1）

其中放電時間常數τ1=RtC1 根據波形定義U2m/2≈U2mexp（－Tt/τ1） 故Tt=τ1?n2≈0.69τ1

≈0.69RtC1標準波定義C1U1Rt等值電路U1RfC2C1U1Rt波頭的形成：放電電阻Rt→∞，球隙g0放電后，電壓u2上升。τ2相當于充電時間常數。τ2=RfC1C2/（C1＋C2）Tf=3.24RfC1C2/（C1＋C2）因C1＞＞C2，Tf≈3.24RfC2波尾的形成：電壓u2到達峰值U2m后，電容C1和C2一起經過電阻Rt放電。因一般C1＞＞C2，放電快慢主要決定于C1τ1≈Rt(C1＋C2)≈RtC1Tt＝0.69Rt(C1＋C2)≈0.69RtC1C2上電壓u2的波形波前波尾二、沖擊電壓發生器的基本原理

沖擊電壓發生器概念：沖擊電壓發生器由一組并聯的儲能高壓電容器，自直流高壓源充電幾十秒鐘后，通過銅球突然經電阻串聯放電，在試品上形成陡峭上升前沿的沖擊電壓波形。沖擊波持續時間以微秒計，電壓峰值一般為幾十kV至幾MV

發明人：產生較高電壓的沖擊發生器多級回路，首先由德國人E.馬克思（E.Marx）提出，為此他于1923年獲得專利，被稱為馬克思回路單級沖擊電壓發生器回路回路1回路2由于受到硅堆和電容器額定電壓的限制，單級沖擊電壓發生器的最高電壓不超過200~300kV。正極性沖擊電壓負極性沖擊電壓多級沖擊電壓發生器回路放電時基本回路的等值回路τ2=（Rd＋Rf）C1C2/（C1＋C2）于是Tf=3.24（Rd＋Rf）C1C2/（C1＋C2）因C1＞＞C2，Tf≈3.24（Rd＋Rf）C2τ1≈(Rd＋Rt)(C1＋C2)≈（Rd＋Rt）C1Tt＝0.69(Rd＋Rt)(C1＋C2)Tt≈0.69（Rd＋Rt）C1T：供電高壓變壓器；D：整流用高壓硅堆；r：保護電阻，一般為幾百千歐；R：充電電阻，一般為幾十千歐；rd:每級的阻尼電阻；C：每級的主電容，一般為零點幾個微法；Cs：每級相應點的對地雜散電容，一般僅為幾個皮法；g1：點火球隙；g2～g4：中間球隙；g0：隔離球隙；

“電容器并聯充電，而后串聯放電”

電阻R的連接與隔離作用：在充電時起電路的連接作用；放電時則起隔離作用

電容并聯串聯轉換方法：諸電容由并聯變成串聯是靠一組球隙分別處于絕緣和放電來達到雜散電容與同步：實際上因雜散電容Cs是很小的，所以各中間球隙在放電前所作用到的過電壓時間非常短促。為使諸球隙易于同步放電，在采用簡單球隙的條件下，它們應排列成相互能夠放電（紫外線）照射的狀態。阻尼電阻：為了防止雜散電感和對地分布的雜散電容引起高頻振蕩，電路中分布放置了阻尼電阻rd，一般每級為5Ω－25Ω。若級數為n，阻尼電阻的串聯總值nrd稱作為Rd。Rd也起著調節波前時間的作用，但在放電時它與Rt會造成分壓，使輸出的電壓有所降低。工作特點：

發生器電壓效率 ?＝[C1/（C1＋C2）][Rt/（Rd＋Rt）] 放電時基本回路的等值回路

這意味著輸出電壓u2的峰值U2m低于電容C1上的初始充電壓U1。它是由于C1與C2之間的分壓和Rt與Rd之間的分壓造成的高效沖擊電壓發生器回路沖擊電壓發生