GIS超高频局部放电带电监测.ppt

GIS超高频局部放电带电监测技术 河南电力试验研究院高压所 黄兴泉 GIS超高频局部放电带电监测技术 河南电力试验研究院高压所 黄兴泉 第一部分 局部放电基本概念 第二部分 GIS超高频局部放电 带电监测技术  局部放电既是绝缘劣化的原因，又是绝缘劣化的先兆和表现形式。与其它绝缘试验相比，局部放电的检测能够提前反映电气设备的绝缘状况、及时有效地发现设备内部的绝缘缺陷、预防潜伏性和突发性事故的发生，这种观点已经得到了人们的普遍认可。 IEC和我国有关绝缘试验标准均将局部放电试验提到重要地位，作为部分设备投运前必须进行的试验项目。对及时有效地发现设备绝缘中存在的事故隐患、保障电气设备乃至电力系统的安全运行具有十分重要的意义。 一、定义 在电场作用下，绝缘中的部分区域发生放电，但未贯穿加压之间的导体。 局部放电可发生在导体边缘、绝缘体内部或表面。 二、产生的原因 绝缘体内部存在缺陷，如，气泡、裂缝等。 绝缘体含导电性杂质，其边缘电场集中。 存在强电场或局部电场集中。 三、机理 气体放电理论为基础。 气隙局部放电可分为三类：汤逊放电、流注放电和热电离放电。 ①汤逊放电 以电子碰撞电离为主，电子崩中电子数目小于10e+8个。电子碰撞电离放电机理认为，受外界因素的作用，在气体间隙中存在自由电子。这些自由电子在电场中被加速，并在运动过程中不断与气体原子或分子发生碰撞；当电子获得电场提供的足够动能时，就会使气体原子产生碰撞电离，形成新的自由电子和正离子。 这些新产生的电子和原有电子又从电场中获得能量，并继续碰撞其它气体原子，又可能激发出新的自由电子。这样，自由电子数将会成指数倍地增长，形成电子雪崩。由于电子的质量比离子小得多，因此，电子移动的速度比离子快许多，形成的电子崩的头部不断向前扩展，最终形成自持性气体放电。汤逊放电对绝缘的劣化有一定作用，但不会造成突发性故障。 ②流注放电 在气体放电过程中，除了电子碰撞电离之外，光电离对放电的发展起主要作用。在电子崩形成之后，电子集中在电子崩的头部，使其场强得到加强；正离子集中在电子崩的尾部，加强了崩尾的场强。而电子崩的中部区域内场强很弱，有助于发生复合过程而产生光子。这些光子又可因光电离而引发新的电子崩，即形成二次电子崩。二次电子崩与初始电子崩汇合并继续发展，最终导致间隙的击穿，形成气体放电。流注放电过程的特点是，放电发展速度快、放电量较大。因此，流注放电是局部放电检测的主要对象。 ③热电离放电 以热电离为主，当温度大于1000K以上时发生。 根据放电的表现形式，局部放电可分为两种类型：脉冲型放电（火花放电）和非脉冲型放电（辉光放电）。 ①脉冲型放电（火花放电） 持续时间0.01～1μs，包括低幅度、上升时间较缓慢的汤逊型脉冲放电和大幅度、快上升时间的似流注脉冲放电，在一定的外加电压相位上可以观察到单个放电脉冲。一般情况下，局部放电都属于脉冲型放电。 ②非脉冲型放电（辉光放电） 放电时观察不到单个分离脉冲，但可以观察到放电时产生的辉光，占据半个工频周期的大部分区域。辉光放电是汤逊放电的进一步发展，它们之间的主要差别是辉光放电具有较大的放电电流密度，而且空间电荷在放电过程中具有重要作用，因为它的存在决定着放电空间的电场。 亚辉光放电（或群放电）——介于辉光放电和火花放电之间 放电是由一群小幅度的离散脉冲组成，脉冲的上升时间很慢。辉光放电或亚辉光放电多发生在小气隙（气泡）和低过电压情况下。而当存在大气隙和高过电压时，电子崩可以充分发展，容易发生火花脉冲放电。 在短气隙局部放电中，三种形式的放电均以电子崩碰撞电离为主，属于汤逊放电，可以较明显地分辨电子电流和离子电流。而在大气隙中，放电脉冲多属于流注型，幅值大、上升沿陡，放电量较大。 1.视在放电电荷Q 绝缘中发生局部放电现象时外加电压的绝缘体两端出现的脉动电荷，简称放电量。 单位：pC。 视在放电电荷的大小是这样测定的：将模拟实际放电的瞬变已知电荷，注入试品两端(施加电压的两端)，在此两端出现的脉冲电压与局部放电时，产生的脉冲电压相同，则注入的电荷量即为视在放电量。 2.放电重复率 放电次数，单位：次/秒。在测量时间内，每秒钟出现放电次数的平均值称作放电重复率。 实际测得的放电次数，只能是视在放电电荷大于一定值、放电间隔时间足够大的放电脉冲。 3.起始电压和熄灭电压 当外施电压逐渐上升，达到能观察到局部放电时的最低电压，即为局部放电起始电压。当外施电压逐渐降低到观察不到局部放电时，外施电压的最高值即为局部放电熄灭电压。 在实际测量中，为了避免因测试系统