局部放电产生原因局部放电绝缘检测方法

对于任何一种绝缘结构，内部存在气泡、油隙和绝缘弱点都是不可避免的。这些气泡、油隙和绝缘弱点通常是在设备制造过程中形成的，如对于油浸式变压器，在其制造过程中，由于油漆、干燥和真空处理不彻底，在产品所用的电木筒内、绝缘纸板内、绝缘纸层间等就不可避免地会形成一些空腔时，空腔内就会存在一些气泡。由于气体的介电系数比油、纸等绝缘材料的介电系数小，所以气隙上承受的电场强度比油纸绝缘上的电场强度高（E=KQ/εR其中K是一常数；ε是介质的介电系数；R是电荷到该点的距离），当外施电压达到某一定值时，这些气隙就会首先发生局部放电。另外，油纸绝缘内的油膜，油隔板绝缘结构中的油隙，特别是“锲型”油隙，金属部件、导线等处的尖角、毛刺，电场集中、场强过高的局部区域等也都是容易产生局部放电。
          1、产生气隙的原因和一般部位
　　（1）由于变压器油净化不纯，处理不好，或静电时间不够，从而造成油中含有少量的气泡（气隙）。
　　（2）由于绝缘件的制造和产品制造工艺不完善，从而造成层压木板、层压纸板中，角环、静电板弯曲处，线砸之间，以及绝缘搭接缝隙等处存在一些气隙。
　　（3）由于油浸变压器在真空处理和真空注油时真空度和真空时间不够，从而造成油中、油纸绝缘中等处残存一些气隙。
　　（4）由于树脂绝缘干式变压器在真空烧注时，真空度和真空时间不够，从而造成树脂绝缘中残存一些气泡。
　　（5）由于树脂绝缘（绕包绝缘）干式变压器树脂与玻璃纤维等固化后形成的复合绝缘的热膨胀系数与铜导线、铝导线的热膨胀系数存在差异，从而造成应力龟裂处（树脂层间）等存在一些气隙。
　　2、结构方面的原因
　　由于变压器绝缘结构不合理，从而造成绝缘内部电场分布不均匀。若某些部位的电场强度低于绝缘介质的起始放电电源水平，则这些部位就容易产生局部放电。
　　3、材料方面的原因
　　铜、铝导线，铜、铝箔表面不光滑、有毛刺，该毛刺不仅会造成局部放电，而且还会损坏匝间绝缘，造成匝间绝缘短路。

局部放电绝缘检测方法

常用的局部放电检测方法有以下五种：
1.超声波检测法  超声波是通过检测电力设备局部放电产生的超声波信号来测量局部放电的大小和位置。在实际检测中，超声传感器主要是通过贴在电气设备外壳上以体外检测的方式进行的。超声波方法用于在线监测局部放电的监测频带一般均在20kHz～230kHz之间。NRJF-H局部放电检测仪
超声波法检测变压器局部放电具有以下优点：
①易于实现在线检测;
②便于空间定位;
③可望实现利用超声波法进行模式识别和定量分析;
④超声波法的进一步研究有望得到一些新的放电信息。
目前在超声波测量局部放电的研究工作方面取得了不少的成果，但利用超声波进行局部放电的放电量的大小确定和模式识别方面的工作却作的很少,有效的成果也不多，究其原因，超声波法测量局部放电目前主要存在以下三个方面的问题：
①局部放电产生超声波机理问题;
②超声波的传播路径问题;
③对声信号的处理方法问题。
2.宽频带脉冲电流检测法
  宽频带脉冲电流检测技术是在足够宽的检测频带范围内检测局部放电产生的脉冲电流信号，局部放电信号一般通过安装在被测设备接地线上的穿芯式电流传感器或钳型电流传感器来获得，在实验室条件下也可在放电模型接地回路中串入无感电阻来获得真实的局部放电信号，一般检测频带为1kHz～50MHz。
  从本质上讲，宽带脉冲电流法检测方法是常规脉冲电流法(多为40kHz～200kHz，至多不超过1MHz)在频率范围上的展宽，这就使其具有测量频带宽包含的局部放电信息量大等优点，既保留了常规脉冲电流法可以测量放电量的优点，同时可以更加真实地反映局部放电的原始脉冲电流特征，为采用脉冲电流波形分析的方法进行信号与噪声分离提供了可能，配合局部放电信号其他统计谱图可以实现不同放电模式的模式识别。意大利Montanari在超宽带的局部放电检测方面的研究就取得了显著效果，他们通过宽带局部放电信号的波形特征成功地进行了信号与噪声的分离，在此基础上对不同特征的脉冲信号进行分类统计，实现了现场抗干扰和多放电模式的区分。NRJF-H局部放电检测仪
3.油中溶解气体分析法(DGA法)
  溶解气体分析法英文简称DGA(Dissolved Gas Analysis)。当充油电力设备内部发生热故障、放电性故障或者油、纸老化时，会产生多种气体。这些气体会溶解于油中，不同类型的气体及其浓度可以反映不同类型的故障，对油中溶解气体的监测和分析是充油电气设备绝缘诊断的重要内容。DGA法是通过检测变压器油分解产生的各种气体的组成和浓度来确定故障(局放、过热等)状态。在大量实践的基础上，国家标准GB7252-2001规定了不同故障类型产生的气体成分。不同性质的故障所产生的油中溶解气体的组分是不同的，据此可以判断故障的类型，国际电工委员会和我国国家标准推荐用C2H2/C2H4,CH4/H2,C2H4/C2H6三个比值来判断故障的性质。该方法目前已广泛应用于变压器的在线故障诊断中，并且建立起故障诊断的专家系统（如NRJF-3000局部放电检测系统），是当前在变压器局部放电检测领域非常有效的方法。  A方法的优点是不受外界电磁干扰的影响，数据较为可靠，可以根据局部放电所分解气体的成分和浓度判断局部放电的模式，目前已有三比值法、大卫三角法等判断方法，一些新的判断方法如模糊数学、模糊模式多层聚类、人工神经网络、模糊神经网络等新的判断方法也陆续提出。对渐变性绝缘缺陷的判断技术相对较为成熟，缺点在于从局部放电的发生到可检测到特征气体往往需要较长的时间，很难捕捉到突发性故障的征迹，实时性较差。
4.常规脉冲电流法
  局部放电过程中会伴随着电荷的迁移，迁移电荷可在外围测量回路中产生脉冲电流，通过检测该脉冲电流便可实现对局部放电的测量。常规脉冲电流法通过检测阻抗或电流传感器，检测电力设备及部件内部由于局部放电引起的脉冲电流信号，获得视在放电量。
  常规脉冲电流法是研究最早、应用最广泛的一种检测方法，IEC-60270为IEC正式公布的局部放电测量标准。该方法测量放电时回路电荷变化所引起的脉冲电流来实现对高压电力设备局部放电的检测。脉冲电流法采用的传感器为耦合电容(如变压器套管末屏)或电流传感器，其测量频带一般为脉冲电流信号的低频段部分，通常为数kHz至数百kHz(至多为数MHz)。目前，常规脉冲电流法广泛用于变压器型式试验、预防和交接试验、变压器局部放电实验研究等，其特点是测量灵敏度高，可以获得一些局部放电的基本量(如：视在放电量、放电次数以及放电相位)等。
常规脉冲电流法的缺点在于：
①由于运行现场干扰严重，导致常规脉冲电流法很难有效应用于在线监测;
②对于变压器这类具有绕组结构的设备，由于局部放电在绕组内的传播导致脉冲电流法在标定时产生很大的误差;
③由于检测阻抗和放大器对测量的灵敏度、准确度、分辨率以及动态范围等都有影响，当被检测对象的电容量较大时，受耦合电容的影响，局部放电检测仪器的测量灵敏度随着试品电容增加而下降;
④测量频率低，频带窄，包含的信息量少。
5.特高频法(UHF法)
  特高频法(以下简称UHF法)是目前局部放电检测的一种新方法，研究认为，每一次局部放电过程都伴随着正负电荷的中和，沿放电通道将会有过程极短陡度很大的脉冲电流产生，电流脉冲的陡度比较大，辐射的电磁波信号的特高频分量比较丰富。目前实验已经证明，变压器(油中放电脉冲的上升沿很陡，一般在1ns以内)、GIS内部局部放电等均能够激发出很高频率的电磁波，最高可达数GHz。通过天线传感器接收局部放电过程辐射的UHF电磁波，实现局部放电的检测。NRJF-H局部放电检测仪
  该技术的特点在于：检测频段较高，可以有效地避开常规局部放电测量中的电晕、开关操作等多种电气干扰;检测频带宽，所以其检测灵敏度很高;而且可识别故障类型和进行定位。同时特高频方法采取天线空间耦合射频信号的方式使监测系统与被检测对象之间没有电气连接，对操作人员及监测设备而言都具有更高的安全性。
  目前，特高频方法的研究也面临着一些问题，由于测量机理与脉冲电流法不同，因此无法进行视在放电量的标定，而且一般外置式传感器灵敏度明显低于内置式，所以现场一般需要对现场变压器的结构上进行一些改动，一般是变压器预埋传感器开孔或利用放油阀将特高频传感器伸进变压器箱体，从而对这种检测方法的推广还存在一定的障碍。 (责任编辑：admin)

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