局部放电波形分析和图谱识别.docVIP

局部放电波形分析及图谱识别 一、局部放电的波形分析 图3-5中检测阻抗Zm可由电阻、电感、阻容并联元件、电感电容并联元件等构成。而对于局部放电脉冲而言，可用图3-9的回路来计算检测阻抗Zm上的波形。 图3-9 计算Zm上电压波形的等值回路 1、Zm为R时，Zm上的波形 实际上是方波加于阻容串联回路时电阻上的波形，电容为Cx与Ck的串联。R上的波形是一个陡直上升、指数下降的曲线（图3-10（a）曲线1），其方程是 （3-19） 由此可见，uR的幅值为q/Cx，CA一定时，uR的幅值与视在放电量q成正比。一般气隙放电，脉冲的前沿仅约0.01微秒左右。当时间常数TR远大于此值时，可视脉冲为方波而得到（3-19）式。如果TR和脉冲前沿时间可以比拟时，则uR的表达式便不能用（3-19）式了。假定脉冲波的前沿是指数上升的，则uR便是一个双指数波。此外，如果是油中电晕之类的脉冲，其前沿时间可达数微秒甚至更长，即使TR为若干微秒，二者也是可比拟的，此时uR也是双指数波，图3-10（a）曲线2为此波形的示意图。 图3-10 检测阻抗上的波形 (a) Zm为R时，Zm上的波形 (b) Zm为Lm时的输出波形 2、Zm为时的输出波形 输出波形ucr仍为指数衰减波，但幅值降低，时间常数加大了。其方程为 （3-20） 3、Zm为Lm时的输出波形 因为Lm中总有一定的电阻，整个回路也有一定的损耗，所以Lm的输出波形是一个衰减振荡波，其包络线是指衰减曲线，近似的方程为 （3-21） 为回路损耗造成的衰减时间常数的倒数。图3-10曲线1为uL的波形示意图。uL的幅值与uR相同，均为q/Cx。如果脉冲的前沿时间与振荡周期可以比拟时，则uL的波形如图3-10曲线2，其幅值比曲线1的小，包络线是双指数波。 4、Zm为LmCm并联元件时的输出波形 一般选择的Cm值比Ck、Cx都大得多，故振荡频率主要决定于LmCm值。LmCm元件上的波形方程为 （3-22） 的含义同式（3-21）。由式可见，uLC的幅值小于uL，振荡周期加大了。考虑到，并选则 （3-23） 由此可见，uLC的幅值与q成正比而与Cx几乎无关，振荡频率也只受LmCm控制，也就是说，我们可以根据需要选定输出电压的频带而与试品电容无关。 5、Zm为LmRmCm并联元件时的输出波形 输出波形仍然是一个衰减振荡曲线，与式（3-23）相似。但电阻Rm接入后，振荡的衰减加快，振荡周期加长，总的来说，是一个衰减较快的振荡波。加入Rm的目的是加速衰减，使重复的局部放电脉冲在Zm上造成的输出不致于首尾相互叠加，从而加强回路脉冲分辨的能力。 检测阻抗Zm上的电压（即检测信号）是相当小的，必须经过放大才能使仪器上有明显的指示。经放大器放大后的脉冲信号的峰值可由示波器测量，除此之外，示波器上还可以看出放电发生在工频的什么相位，测定脉冲波形和放电次数，观察整个局部放电的特征。以确定放电的大致部位和性质。示波器可用水平扫描和椭圆扫描。水平扫描时全屏偏转相当于一个周期，并与试验电压同步，以确定脉冲的相位。椭圆扫描也是每扫一周相当于试验电压一个周期。图3-11为两种扫描时屏上波形的示意图。 图3-11 示波器上的显示 在局部放电试验时，除绝缘内部可能产生局部放电外，引线的联接，电接触以及日光灯，高压电极的电晕等，也可能会影响局部放电的波形。为此，要区别绝缘内部的局部放电与其他干扰的波形，图3-12就是几种典型的波形。 图3-12 典型放电的示波图 二、局部放电的图谱识别 图3-13为不同类型的局部放电示波图，示波图是在接近起始电压时得到的。 其中图（a）、（b）、（c）、（d）为局部放电的基本图谱，（e）、（f）、（g）为干扰波的基本图谱。 图3-13 接近起始电压时，不同类型局部放电的示波图 （a）中，绝缘结构中仅有一个与电场方向垂直的气隙，放电脉冲叠加于正与负峰之间的位置，对称的两边脉冲幅值及频率基本相等。但有时上下幅值的不对称度3：1仍属正常。放电量与试验电压的关系是起始放电后，放电量增至某一水平时，随试验电压上升放电量保持不变。熄灭电压基本相等或略低于起始电压。 （b）中，绝缘结构内含有各种不同尺寸的气隙，多属浇注绝缘结构。放电脉冲叠加于正及负峰之前的位置，对称的两边脉冲幅值及频率基本相等，但有时上下幅值的不对称度3:1仍属正常。放电刚开始时，放电脉冲尚能分辨，随后电压上升，某些放电脉冲向试验电压的零位方向移动，同时会出现幅值较大的脉冲，脉冲分辨率逐渐下降，直至不能分辨。起始放电后，放电量随电压上升而稳定增长，熄灭电压基本相等或低于起