脉冲电流法测试电缆局部放电的分析方法
陈冠豪，王宇斌，何文
（广东电网公司东莞供电局，广东省东莞市，523000）
摘要:作为电缆局部放电的有效监测手段，脉冲电流法进行局部放电测试的经验及方法日益被深化和掌握。本文在实际测试分析层面上对如何使用脉冲电流法进行局部放电测试进行了介绍，为局部放电的分析判断提供了典型的判断方法和依据。
关键词:电缆；局部放电；脉冲电流法；波形；频谱；相位图谱；定位
The means of analysis on using pulse current method to test
cable partial discharge
CHEN Guanhao，WANG Yubin，HE Wen
(Guangdong Grid Dongguan Power Supply Bureau, Dongguan 523000, China)
Abstract:As an effective means of monitoring the cable partial discharge, the experiences and approaches of pulse current method of partial discharge test are increasingly deepening and in the hand. This paper introduces how to use the method of pulse current to do the partial discharge test in the actual test analysis level, and provides typical judgment method and basis for analyzing and judging partial discharge.
Keywords: Cable; Partial Discharge; Pulse Current Method; Waveform; Frequency Spectrum; Phase Spectrum; Positioning
1 前言
电气设备检修技术的发展大致可以分为三个阶段，即故障检修、定期检修和状态检修，状态检修以可靠性为主，它是根据设备的状态而执行的预防性作业。作为电力系统运行的首要要求，供电可靠性日益凸显其重要性，因此状态检修逐步取代了以往的定期预防性检修。状态检修通过对设备关键参数的测量来识别其已有的或潜在的劣化迹象，可在设备不停运的情况下对其进行状态评估。而在线监测作为状态检修发展的大趋势，正处于起步和快速发展的重要时期。其中，电缆局部放电在线监测技术的产生更是具有革命性的意义。
电缆局部放电现象对电缆的绝缘和电能的传输产生着巨大的有害作用，局部放电的长期发展会导致电气设备产生严重的缺陷，并且由于局放的形成多在终端内部或电缆本体内部，而且过程细微发展缓慢，不易被发现，因此局部放电成为困扰着电缆安全可靠运行的一大难题。利用在线监测技术对可能存在局部放电现象的电缆进行跟踪观察，能够有效地监测局放的发展趋势，便于制定相应的解决方案对隐患进行消除。
2内部局放的产生机理
当电缆本体、接头或终端中的主绝缘存在空穴、气泡、杂质等不纯的物质时，相当于主绝缘中存在一个杂质电容，在电缆线芯通过高压交流电的情况下，会对杂质电容进行充电，当电压达到介质的击穿电压时，杂质电容间便进行一次击穿放电。如此反复地进行充电和击穿放电，产生的热量使主绝缘碳化，长期下去主绝缘便会不断
碳化变薄，从而导致主绝缘容易被击穿，产生接地故障。
3 脉冲电流法测试原理
当内部放电发生的瞬间，会产生一个高频的脉冲电流，高频脉冲电流通过线芯与金属护套（铠装）之间的电容，由高电位的线芯流到低电位的金属护套（铠装）上，并且通过电缆中间接头或终端处的接地线进入大地。因此，在中间接头或终端处的接地线接上一个高频电流互感器（HFCT），便可将高频脉冲局部放电电流耦合到HFCT中，通过HFCT与分析仪器之间的测试电缆传入分析仪器进行信号采集分析。脉冲电流法在线局放测试方法如图1所示。
图1 局放测试原理
4 脉冲电流法局放的分析方法
4.1 局部放电特征分析
判断一个脉冲信号是否局部放电信号，需要经过多方面采集数据进行对比分析，反复监测验证，才能最终下定论。本文在实验室进行了模拟电缆终端局部放电的在线测试基础上及结合大量现场电缆局放测试数据，总结出以下局放信号的一般判断方法。
4.1.1 波形、频率分析
由于局部放电是瞬间的，因此局放波形是一个单次的脉冲，当放电结束后，由于杂质电容的充放电作用，波形会经过小段时间的振荡再趋于平坦。试验室模拟局放测试结果及现场测试经验显示，对于交联聚乙烯电缆（XLPE），局放脉冲波形在经过传输回路和检测回路后，上升时间（从电压幅值的10%上升到电压幅值的90%所用的时间）一般在20ns以内，局放频率一般集中在2～10MHz之间。例如现场测试结果中，发现20例疑似局放信号，其中2例经解剖分析后，证实存在绝缘内部缺陷的局放信号，其波形上升时间均在20ns以内，频率在2～10MHz之间。如图2、图3、图4为现场局放测试的结果。
图2 局放测试波形
4.1.2 相位图谱判断
判断一个脉冲是否局放信号还需结合相位图
图4 局放测试频谱
局放频谱处于2～10MHz之间
图3 局放测试示波器波形图
局放波形上升时间在25ns以内
谱进行分析。由于局部放电是跟随电缆正常运行时的正弦工频电压而产生以及变化的，因此在360度的正弦相位周期上，局部放电的相位图谱呈双极性，信号稳定明显且一般分布在第一、三象限并且相位一般相差180度。若相位图谱只呈单极性则有可能为外部的尖端放电或电晕放电。
4.2 局放定位分析
局放定位包括粗略定位和精确定位两种。可用波形时间差法进行定位。粗略定位通过采集局放脉冲电流波形进行对比的方法，可用两个高频电流互感器，在一段电缆两端的金属护套（铠装）接地线上各用一个互感器采集局放波形，通过示波器观察两波形的时间差，时间较提前的波形说明局放发生点离接收该波形的互感器那端较近，对于多段电缆，通过反复采集波形对比，便可粗略确定局放位置在哪一段电缆的哪一端。精确定位可以使用特高频(UHF)信号或超声波进行定位，由于局放发生时会伴随超声波的产生，因此，在已进行粗略定位确定存在局放的电缆或附件上，加上超声波接收器接收局放产生的超声波，通过超声波处理电路，将波形直观显示到示波器上，对比波形的时间差，可精确定位到局放的发生点。根据实际测量经验，超声波法定位的精确度可达20cm左右。5 针对局放信号的处理建议
当局放信号检测出后，需根据经验判断针对该信号的处理方法。根据一般经验，对于中间接头，视在放电量在100pC以下时采取跟踪监测、进行定位的方法，视在放电量在100pC以上时需计划更换中间接头；对于终端，视在放电量在300pC以下时，采取跟踪监测、进行定位的方法，视在放电量在300pC以上时需对终端进行更换。但由于现在局放测试处于起步阶段，仍无统一的处理判断标准及所测出的局放信号实际对应缺陷情况，因此需对存在疑似局放的电缆设备应进行定期测试，根据局放信号趋势制定相应的处理方法。
6 结语
局部放电对电缆绝缘危害性极大，严重威胁着电缆的安全稳定运行，因此局放现象检测处理方法的研究也是提高电力系统运行可靠性的一大课题。本文对脉冲电流法局放在线监测的方法进行了介绍，为局部放电的分析判断提供了典型的判断方法和依据。
参考文献
[1]姜芸，闵红，罗俊华等中压交联聚乙烯电缆接头人工缺陷局部放电特性[J]
[2]陈敏，陈隽 GIS超声波/超高频局部放电检测技术研究
[3] 郭灿新，张丽，钱勇等 XLPE 电力电缆中局部放电检测及定位技术的研究现状
作者简介
陈冠豪
图5 局放测试相位图谱图6局放定位实际应用
时间提前的测量点
离局放位置最近
1987，男，本科，电力电缆中级工，广
东电网公司东莞供电局，主要从事高压
电缆线路运行管理工作。
E-mail：272441088@https://www.doczj.com/doc/6b10104075.html,；
CHEN Guanhao
王宇斌，1984，男，本科，助理工程师，广东电网公司东莞供电局，主要从事高压电缆线路运行管理工作。E-mail：233302321@https://www.doczj.com/doc/6b10104075.html,
何文，1975，男，本科，电力电缆高级技师，广东电网公司东莞供电局，主要从事高压电缆线路运行管理工作。E-mail：dghewen@https://www.doczj.com/doc/6b10104075.html,
绪论 随着国民经济的发展，电气化、自动化日益发达，近年来我国，发电量、高等级、容量，输送距离都有巨大增长。各种特殊的用电要求不断提出，这不但对电线电缆的生产数量提出高的要求，而且对电线电缆的性能、品种也提出了多样化的要求。但有很多种类的电缆只能理论上设计出来，在实际生产中由于工艺、原材料的选择等存在问题使得生产出来的线缆达不到其性能的要求；还有一个重要的原因是：在敷设安装及长期的运行过程中也会出现一些不能满足性能要求的现象。为了能进一步普及和提高电线电缆的生产和运行水平,保证产品质量,保证电网的安全运行,满足经济发展对电线电缆提出更高更新的要求，无论是科研单位还是生产厂家必须对电线电缆进行性能的检测，及时发现缺陷，进一步减少经济损失。 对电线电缆的检测国外都有标准明确的规定：最具权威是国际电工委员会（IEC），国际标准委员会；不同的国家有不同的国标（GB）、行业标准（JB、MT、SH等）、地方标准。但实质是对电线电缆产品进行性能检验，生产出性能更好、更高运用到实际中。电线电缆性能的检测主要是通过试验的方法进行验证是否满足其性能的要求；试验包括：型式试验、例行试验和抽样试验。电线电缆的检测是一个世界性的课题，检测技术的发展经历了一个漫长的过程；在国外，六十年代末期英国首先研制出了世界上第一台电缆故障闪测仪。我国在七十年代初期由电子科技大学（原西北电讯工程学院）和供电局联合研制出了我国第一台贮存示波管式电缆故障检测仪DGC—711，后来又相继推出了改进型仪器。由于我国基础工业及电缆制造水平的滞后，使得电缆故障率普遍较高，反而促进了电缆测试技术在我国得到了较大的发展和突破。国检测方面处于领先地位的电缆研究所和高压研究所；电线电缆行业中对中低压电缆的性能检测方面相对较为完善，而在高压方面还存在不少空白，需要继续投入资金引进国外先进设备填充这一空白。展望未来，有许多工作等待我们去做，让我们携起手来，共同努力，为发展电线电缆性能检测做出贡献。 本论文主要论述35kV及以下塑力缆的性能检测，检测的试验项目包括：型式试验、例行试验和抽样试验。由于电压等级不同，故所做的试验及要求也不尽相同；本文采用对比论述，把35kV及以下塑力缆的性能检测分为：1～3kV，6kV～35kV两部分。论述的主要容包括下列几方面： 型式试验：试验所引用的标准、试验项目、试验条件、试验原理和试验结果的分析以及试验注意事项；侧重点在电气性能试验。 例行试验和抽样试验：试验所引用的标准、和验项目。
电流与电压和电阻的关系 （测试时间：30分钟，满分:60分） 一．选择题（每题3分，共30分） 1.某同学在探究“电流跟电压、电阻的关系”时，根据收集到的数据画出了如图所示的一个图像，下列结论与图像相符的是（） A.电阻一定时，电流随着电压的增大而增大 B.电阻一定时，电压随着电流的增大而增大 C.电压一定时，电阻随着电流的增大而减小 D.电压一定时，电流随着电阻的增大而减小 2．在探究“电压一定时，电流与电阻关系”的实验中，电路如图所示。先在A、B间接入5Ω的定值电阻R，移动滑片P，使电压表示数为2V，读出电流表示数。接着取下5Ω的电阻分别换上10Ω、15Ω的定值电阻，移动滑片，使电压表示数仍为2V。但小华在实验中,当换上15Ω的定值电阻时,无任怎样移动滑片，电压表示数都不能回到2V。对此现象，下列分析正确的是（） A．15Ω电阻太小，换一个更大的定值电阻，继续实验 B．将三个电阻按15Ω、10Ω、5Ω的由大到小的顺序接入进行实验，可以避免这种现象C．变阻器的最大阻值太大，换一个最大阻值小一点的变阻器继续实验 D．在第一次接入5Ω的定电阻时，移动滑片，使电压表示数为定值1.5V，继续实验
3．某同学做电学实验，通过改变滑动变阻器接入电路的电阻大小，测量并记录了多组电压表的电流表的示数，根据数据分析，连接的电路可能是图5电路图中的（） 4．下列有关导体的说法中正确的是（） A．通过导体的电流越大，则导体的电阻越小 B．导体中没有电流通过时，导体就没有电阻 C．同一导体两端的电压增大几倍，通过它的电流也增大几倍，电压与电流的比值不变D．导体都是通过自由电子导电的 5．在研究电流与电压的关系时，导体甲和乙对应的电流、电压的关系图如右图所示。根据图线可知（） A．甲导体的电阻比乙的大；B．乙导体的电阻比甲的大； C．甲、乙的电阻一样大；D．无法比较甲、乙的电阻大小。 6．在做“探究电流与电阻的关系”实验中，小翔连接了如图所示的电路。他先在电路的a、b间接入10Ω的电阻，移动变阻器的滑片，读出电压表与电流表的示数；记录数据后，改用15Ω电阻替换10Ω电阻，闭合开关，接下来他的实验操作应该是（）
局部放电测试方法
局部放电测试方法 随着电力设备电压等级的提高，人们对电力设备运行可靠性提出了更加苛刻的要求。我国近年来110kV以上的大型变压器事故中50％是属正常运行下发生匝间或段间短路造成突发事故，原因也是局部放电所致。局部放电检测作为一种非破坏性试验，越来越得到人们的重视。 虽然局部放电一般不会引起绝缘的穿透性击穿，但可以导致电介质（特别是有机电介质）的局部损坏。若局部放电长期存在，在一定条件下会导致绝缘劣化甚至击穿。对电力设备进行局部放电试验，不但能够了解设备的绝缘状况，还能及时发现许多有关制造与安装方面的问题，确定绝缘故障的原因及其严重程度。因此，高压绝缘设备都把局部放电的测量列为检查产品质量的重要指标，产品不但在出厂时要做局部放电试验，而且在投入运行之后还要经常进行测量。对电力设备进行局部放电测试是一项重要预防性试验。 根据局部放电产生的各种物理、化学现象，如电荷的交换，发射电磁波、声波、发热、光、产
生分解物等，可以有很多测量局部放电的方法。总的来说可分为电测法和非电测法两大类，电测法包括脉冲电流法、无线电干扰法、介质损耗分析法等，非电测法包括声测法、光测法、化学检测法和红外热测法等。 一、电测法 局部放电最直接的现象即引起电极间的电荷移动。每一次局部放电都伴有一定数量的电荷通过电介质，引起试样外部电极上的电压变化。另外，每次放电过程持续时间很短，在气隙中一次放电过程在10 ns量级；在油隙中一次放电时间也只有1μs。根据Maxwell电磁理论，如此短持续时间的放电脉冲会产生高频的电磁信号向外辐射。局部放电电检测法即是基于这两个原理。常见的检测方法有脉冲电流法、无线电干扰法、介质损耗分析法等。 1．脉冲电流法 脉冲电流法是一种应用最为广泛的局部放电测试方法。脉冲电流法的基本测量回路见图3-5 。图中C x代表试品电容，Z m（Z'm）代表测量阻抗，C k代表耦合电容，它的作用是为C x与
综述 外场在材料加工中的应用； 1.外场；在材料加工中引入外场以改善材料的微观组织，从而改变材料性能 在材料加工中引入的外场中，主要有； 电流、磁场、重力（微重力和超重力）、超声波等， 1重力 2超声波 在金属凝固过程中引入超声振动，凝固组织从粗大的柱状晶变为均匀细等轴品，金属的宏观及微观偏析均得到改善。国外关于超声波对金属凝固组织影响的研究已有应用于生产的报道15]，但是国内这一领域的研究很少。 高能超声处理合金熔体时，起主要作用的是声空化作用和声流作用。当台金熔体导入超声波以后，将产生声空化现象。在声空化泡形成长大过程中，其尺寸迅速增大，导致内部的液体蒸发。空化泡的增大和内部液体的蒸发会从周围吸收热量。这烤导致空化泡表面的金属液温度降低，造成局部过冷，因此在空化泡的附近形成晶核，使晶核的形核率增加。在空化泡崩溃过程中产生的强烈冲击波又会击碎正在长大的晶体，使之成为新的晶体质点。在声流的搅拌作用下，又使其弥散地分布于熔池熔体中。因此超声处理可显著细化金属凝固组织。 图1表明，超声波可显著细化sn-sb合金凝固组织，并使具有立方体结构的小平面相B相呈球化趋势，彻底消除比重偏析口。 图8表明，超声波可显著细化镁合金凝固组织。图9表明，超声波可使铸铁石墨组织变为粒状，这无疑将极大提高铸铁的力学性能。
为将超声波应用于钢的连铸生产中，见图2。研究表明，该方法可阻有效细化不锈钢凝固组织。 图5为翟启杰等研究结果，表明超声波可细化T10钢凝固组织。在金属凝固过程中引入超声振动，凝固组织从粗大的柱状晶变为均匀细等轴晶，金属的宏观及微观偏析均得到改善。 3磁场在材料加工 磁场，与其它外场比较，有一个最大特点，即其非接触性，由于各相磁化率及介电常数不同，相变中施加磁场，会影响各相稳定性，从而改变不同相的形貌，材料在磁场中的引入，最先从普通磁场开始，并已进行了广泛的研究，目前，侧重于都材料在强磁场作用下的研究，外加磁场包括稳恒、交变和脉冲磁场。用于细化金属凝固组织的方法主要包括外加交变磁场和脉冲磁场。外加交变磁场即电磁搅拌，大量实践证明，电磁搅拌能细化金属凝固组织闭， 磁场对金属凝固的影响 将金属熔体置于强磁场下，将改变体系的能量状态，从而改变其溶质传输和结晶过程。如果
局部放电检测方法之电检测法（介质损耗分析法） 电检测法包括脉冲电流法、无线电干扰电压法、超高频UHF 局部放电检 测技术、介质损耗分析法1.电检测法局部放电最直接的现象即引起电极间的电 荷移，动每一次局部放电都伴有一定数量的电荷通过电。介质引起试样外部电 极上的电压变化另外每，次放电过程持续时间很短在气隙中一次放电过程在10 ns 量级在油隙中一次放电时间也只有1ms 根据Maxwell 电磁理论如此短持续时间的放电脉，冲会产生高频的电磁信号向外辐射局部放电电检测法即是基 于这两个原理常见的检测方法有脉冲电流法无线电干扰电压法介质损耗分析法 等等特别是20 世纪80 年代由S. A. Boggs 博士和G. C. Stone 博士提出的超高频检测法近年来得到广泛关注。并逐渐有实用化的产品问世 2.1.1 脉冲电流法 2.介质损耗分析法DLA 局部放电对绝缘材料的破坏作用是与局部放电，消 耗的能量直接相关的因此对放电消耗功率的测量很早就引起人们的重视在大多 数绝缘结构中，随着电压的升高绝缘中气隙或气泡的数目将增加此外局部放电 的现象将导致介质的损坏从，而使得tgd 大大增加因此可以通过测量tgd 的值来测量局部放电能量从而判断绝缘材料和结构的性能情况。 介质损耗分析法特别适用于测量低气压中存在，的辉光或者亚辉光放电由于 辉光放电不产生放电脉冲信号而亚辉光放电的脉冲上升沿时间太长，普通的脉 冲电流法检测装置中难以检测出来但这种放电消耗的能量很大使得Dtgd 很大 故只有采用电桥法检测Dtgd 才能判断这种放电的状态和带。来的危害。 但是。DLA 方法只能定性的测量局部放电是否发生基本不能检测局部放电 量的大小这限制了。DLA 方法的运用目前关于用DLA 方法测局部放，电的报 道还很少。
目录 1产品介绍 ............................................................................................................................. - 2 - 1.1概述 ..................................................................................................................... - 2 - 1.2功能介绍 ............................................................................................................. - 2 - 1.2.1单载频信号测量功能.................................................................................. - 2 - 1.2.2多载频测量功能 ......................................................................................... - 2 - 1.2.3单频测量功能 ............................................................................................. - 3 - 1.2.4直流测量功能 ............................................................................................. - 3 - 1.2.5补偿电容在线测量功能.............................................................................. - 3 - 1.2.6相敏测量功能 ............................................................................................. - 3 - 1.2.7阻抗在线测量功能...................................................................................... - 3 - 1.2.8示波器功能 ................................................................................................. - 3 - 1.2.9高压脉冲轨道电路测量功能...................................................................... - 3 - 1.2.10高压脉冲和ZPW2000移频信号叠加测量功能 ............................... - 4 - 1.2.11高压脉冲和中国移频信号叠加测量功能.................................................. - 4 - 1.2.12调整表功能 ......................................................................................... - 4 - 1.2.13数据存储功能...................................................................................... - 4 - 2技术指标 ............................................................................................................................. - 4 - 2.1使用条件 ............................................................................................................. - 4 - 2.2直流测项指标 ..................................................................................................... - 4 - 2.3单频测量指标 ..................................................................................................... - 5 - 2.4移频测量指标 ..................................................................................................... - 5 - 2.4.1中国移频制式 ............................................................................................. - 5 - 2.4.2UM71/ZPW-2000制式 ............................................................................... - 5 - 2.5补偿电容测量指标 ............................................................................................. - 6 - 2.6相敏测量指标 ..................................................................................................... - 6 - 2.7阻抗测量指标 ..................................................................................................... - 6 - 2.8高压脉冲轨道电路测量指标.............................................................................. - 6 - 2.9电流钳性能指标 ................................................................................................. - 7 - 3产品使用 ............................................................................................................................. - 7 - 3.1信号输入 ............................................................................................................. - 7 - 3.1.1电压信号输入 ............................................................................................. - 7 - 3.1.2电流信号输入 ............................................................................................. - 7 - 3.2开机与关机 ......................................................................................................... - 7 - 3.3打开背光 ............................................................................................................. - 7 - 3.4系统设定 ............................................................................................................. - 8 - 3.4.1自动关机时间设定...................................................................................... - 8 - 3.4.2背光保持时间设定...................................................................................... - 8 - 3.4.3日期时间 ..................................................................................................... - 8 - 3.5屏幕亮度/对比度设定 ........................................................................................ - 8 - 3.6电压和电流切换 ................................................................................................. - 8 - 3.7数据锁定 ............................................................................................................. - 8 - 3.8电池充电 ............................................................................................................. - 8 - 4出厂配置清单 ..................................................................................................................... - 9 - 5使用小常识 ......................................................................................................................... - 9 - 5.1使用与养护 ......................................................................................................... - 9 -
初二物理返校测试卷 3.在国际单位制中，电荷的单位是（） A. 伏特 B. 安培 C. 库仑 D.瓦特 4.小红发现教室里的一个开关可以同时控制两盏灯。图2中符合要求的电路图是（） 5.导体容易导电是由于（） A．导体中存在大量的自由电子B．导体中存在大量的自由电荷 C．导体中存在大量的自由离子D．导体中存在大量的带电粒子 6. 如图所示电路中，属于串联电路的是（） 7.在下图所示的四位科学家中，以其名字命名电阻单位的是（） A.安培 B.欧姆 C.伏特 D.法拉第 9.小明家装修房屋需要购买导线，关于导线种类的选择，最恰当的是（） A．强度大的铁丝B．细小价格较便宜的铝丝 C．粗一点的铜丝D．性能稳定的镍铬合金丝 10.关于电压下列说法错误的是（） A.电压是电路中形成电流的原因 B.电源是电路中提供电压的装置 11.关于电流表的使用方法下列说法中不正确的是（） A．电流表与被测用电器是串联关系 B．让电流从电流表的+接线柱流入，从—接线柱流出 C．电流表与被测用电器是并联关系 D．绝对不允许不经用电器把电流表直接接到电源的两极 12. 如图1所示，要使灯泡L1和L2组成并联电路，应（） A．只闭合S2 B．只闭合S3 C．只闭合S1和S3 D．只闭合S2和S3 13. 如图7(a)所示的实物图．与图7(b)所示电路对应的是姓名班级是否订资料指导教师 王文丽五班是徐磊 王晓红五班是徐磊 王乐五班是徐磊 原庆丹五班是徐磊 纳日松五班是徐磊 刘浩东五班是徐磊 邢磊五班是徐磊 14. 晚上有人走动发出声音时，路灯自动亮起来，一分钟后，若再无声音就自动断开 请判断小明设计的电路图是图中的（） 试卷 18. 电源电压为，闭合开关后，电压表的示数如图所示，则L1两端电压为（）A、 B、 C、 D、 19. 下面关于导体电阻的说法中，正确的是（） A、某导体两端的电压越大，这个导体的电阻就越大 B、通过导体的电流越大，这个导体的电阻就越小 C、导体中没有电流时，不可能对电流有阻碍作用，此时导体没有电阻 D、导体的电阻与电压、电流无关 20. 下图所示的为滑线变阻器的结构和连入电路情况示意图，当滑片向右滑动时，连入电路的电阻变小的为（） 1 2 3 1
局部放电测试方法 随着电力设备电压等级的提高，人们对电力设备运行可靠性提出了更加苛刻的要求。我国近年来110kV以上的大型变压器事故中50％是属正常运行下发生匝间或段间短路造成突发事故，原因也是局部放电所致。局部放电检测作为一种非破坏性试验，越来越得到人们的重视。 虽然局部放电一般不会引起绝缘的穿透性击穿，但可以导致电介质（特别是有机电介质）的局部损坏。若局部放电长期存在，在一定条件下会导致绝缘劣化甚至击穿。对电力设备进行局部放电试验，不但能够了解设备的绝缘状况，还能及时发现许多有关制造与安装方面的问题，确定绝缘故障的原因及其严重程度。因此，高压绝缘设备都把局部放电的测量列为检查产品质量的重要指标，产品不但在出厂时要做局部放电试验，而且在投入运行之后还要经常进行测量。对电力设备进行局部放电测试是一项重要预防性试验。 根据局部放电产生的各种物理、化学现象，如电荷的交换，发射电磁波、声波、发热、光、产生分解物等，可以有很多测量局部放电的方法。总的来说可分为电测法和非电测法两大类，电测法包括脉冲电流法、无线电干扰法、介质损耗分析法等，非电测法包括声测法、光测法、化学检测法和红外热测法等。 一、电测法 局部放电最直接的现象即引起电极间的电荷移动。每一次局部放电都伴有一定数量的电荷通过电介质，引起试样外部电极上的电压变化。另外，每次放电过程持续时间很短，在气隙中一次放电过程在10 ns量级；在油隙中一次放电时间也只有1μs。根据Maxwell电磁理论，如此短持续时间的放电脉冲会产生高频的电磁信号向外辐射。局部放电电检测法即是基于这两个原理。常见的检测方法有脉冲电流法、无线电干扰法、介质损耗分析法等。 1．脉冲电流法 脉冲电流法是一种应用最为广泛的局部放电测试方法。脉冲电流法的基本测量回路见图 3-5 。图中C x 代表试品电容，Z m （Z' m ）代表测量阻抗，C k代表耦合电容，它的作用是为 C x与Z m之间提供一个低阻抗的通道。Z代表接在电源与测量回路间的低通滤波器，Z可以让工频电压作用到试品上，但阻止被测的高频脉冲或电源中的高频分量通过。 图3-5（a）为并联测量回路，试验电压U经Z施加于试品C x，测量回路由C k与Z m串联而成，并与C x并联，因此称为并联测量回路。试品上的局部放电脉冲经C k耦合到Z m上，经放大器A送到测量仪器M。这种测量回路适合于试品一端接地的情况，在实际工作中应用较多。 图3-5（b）为串联测量回路，测量阻抗Z m串联接在试品C x低压端与地之间，并经由C k形成放电回路。因此，试品的低压端必须与地绝缘。 图3-5（c）为桥式测量回路，又称平衡测量回路。试品C x与耦合电容C k均与地绝缘，测量阻抗Z m与Z m分别接在C x与C k的低压端与地之间。测量仪器M测量Z m与Z m’上的电压差。
https://www.doczj.com/doc/6b10104075.html, 脉冲电流故障测距法 脉冲电流故障测距法 本章主要分析了脉冲电流法存在的问题,并对传统脉冲电流测试回路提出了改进,解决了使用传统脉冲电流法测量电缆故障距离时存在的波形叠加、不易识别的问题。详细介绍了该方法的工作原理,以及各参数的选择。结合小波分析技术,实现对脉冲电流波形的自动处理,达到了精确、自动测距的目的,进一步推一了脉冲电流测距方法的应用。 脉冲电流法存在的问题 本节主要对传统脉冲电流测试过程中,测试电路中各个主要元件对测试波形的影响进行了深入的分析,总结了影响脉冲电流法测试波形的各种因素,得出测试电路对测试波形的作用规律。井在此基础上提出了对脉冲电流测试方法的改进。
https://www.doczj.com/doc/6b10104075.html, 电流波形全过程扩散开的电流波形输出 脉冲电流测试法是钊·对电缆的高阻与闪络性故障而采用的方法,对电缆的故障测距法的改进点施加高压使之击穿,同时使用仪器采集击穿产生的电流行波信号,通过电流行波信号在测量端与故障点往返一趟的时间来计一算故障趾离。图3一1为脉冲电流神闪测试时的典型波形图。 从冲闪测试过程及波形可以看出,脉冲电流法所测故障波形具有以下特点,同时也是影响脉冲电流故障测距精度的主要因素由于行波在电缆中存在传播损耗,电流波形以及线性电流藕合器的输出,随时间的增长越来越平滑,幅值也越来越小。
https://www.doczj.com/doc/6b10104075.html, 电缆中的电流会随着时间的增加逐渐趋近于。,故障波形的全貌表现为幅值衰减的余弦振荡,这是由于故障点击穿后电缆与电容中存在的能量消耗完毕的缘故。故障点反射脉冲有一个小的正脉冲出现,这是由于高压电容及测试导线存在的杂散电感的影响。 入射波与反射波之间易产生混叠现象,如图一所示。当在测量点附近发生故障时,由于入射波与反射波之间的重叠,使第一个反射波无从识别。严重时可淹没放电脉冲与反射脉冲的起始点,给故障定位带来误差。其中,两种因素是不可避免的,因为能量消耗是自然规律因素中杂散电感是客观存在的,但是应该可以通过适当的改进措施来利用或者消除它的影响对于因素,虽然提高采样频率可以减小叠加范围,但是无论采样频率如何提高,都不可能完全消除线路测量端存在的波形混叠问题。因此深入研究新型电缆故障检测方法具有非常重要的意义。 我们可以主要从两个方面解决脉冲电流法测距所存在的波形不易识别的问题,一是对信号分析方法的研究,二是行波测距方法原理的改进。对于信号的分析方法,利用小波分析原理,通过小波变换对信号进行分解与重构,可以准确测得发射波的到达时间,大大减少了测距误差。本文主要从行波测趾方法的原理上做了进一步研究,利用电感和电阻元件对线路中电压电流的影响,提出一种比较优化的方法。该方法所测得的波形明显易分析,提高了测距精度。
电流电压电阻测试题 一、 填空题（每空1分） 1．完成下列单位换算： （1）200mA=__ ____A 3A=_____ _μA （2）1 000 V=_____ _mV 2.5KV=_ _____V （3）5×103Ω=_______ __K Ω 5M Ω=_ _____Ω 2、某电路中连有两只灯泡，一只开关，当开关闭合，两灯均发光。若拧下其中一只灯泡，另一只灯泡就熄灭，则两灯肯定是 联；若拧下一只灯泡，另一只灯泡仍发亮，则两灯肯定 联。 3、有A 、B 、C 、D 四个带电体，用细线悬挂起来，它们的相互作用情况是Ａ排斥Ｂ，Ｂ吸引Ｃ，Ｃ排斥Ｄ，已知B 带正电，则Ａ带 电荷。Ｄ带 电 4、测量电路中电流的仪表叫 。使用时应与被测电路 联，使电流从 接线柱流入，从 接线柱流出。 5、一节干电池的电压是 V ，家庭电路中的电压是 V ，如果将６节干电池串联起来使用，它的电压是 Ｖ ６、串联电路中各处的电流 ，用公式表示为 ，并联电路干路中的电流等于各支路中的电流 ，用公式表示为 ７、串联电路两端的总电压 各串联部分电路两端的电压之和，用公式表示 为 。并联电路中各支路两端的电压 ，用公式表示为 ８、如图6所示电路，若电流表A 1示数为0．5A ，A 2示数为0．9A ，则通过L l 的电流为 A ， 通过L 2的电流为 A 。 ９、在图1所示的电路中，当开关S 2、S 3闭合，S 1断开时， 灯L 1、L 2是______联，当S 2、S 3断开，S 1闭合时，L 1、L 2 是______联。当S 1、S 2闭合时，会发生______ １０、如图所示的电路，电源电压为9V ，当开关闭合时，灯L 1 两端的 电压也为9V ，则产生故障的原因可能是_____________或___________。 二、 单选题(每题只有一个答案) 11、用毛皮摩擦过的橡胶棒去靠近一个用细线悬挂着的通草球时，若通草球被排斥，则该通草球（ ） A 一定带负电 B 一定带正电 C 一定不带电 D 可能带正电，也可能不带电 12、如图所示，电路中能正确测出通过灯L2的电流的是： （ ） 13、下列电路图与实物图一致的是（ ）
脉冲电流法测试电缆局部放电的分析方法 陈冠豪，王宇斌，何文 （广东电网公司东莞供电局，广东省东莞市，523000） 摘要:作为电缆局部放电的有效监测手段，脉冲电流法进行局部放电测试的经验及方法日益被深化和掌握。本文在实际测试分析层面上对如何使用脉冲电流法进行局部放电测试进行了介绍，为局部放电的分析判断提供了典型的判断方法和依据。 关键词:电缆；局部放电；脉冲电流法；波形；频谱；相位图谱；定位 The means of analysis on using pulse current method to test cable partial discharge CHEN Guanhao，WANG Yubin，HE Wen (Guangdong Grid Dongguan Power Supply Bureau, Dongguan 523000, China) Abstract:As an effective means of monitoring the cable partial discharge, the experiences and approaches of pulse current method of partial discharge test are increasingly deepening and in the hand. This paper introduces how to use the method of pulse current to do the partial discharge test in the actual test analysis level, and provides typical judgment method and basis for analyzing and judging partial discharge. Keywords: Cable; Partial Discharge; Pulse Current Method; Waveform; Frequency Spectrum; Phase Spectrum; Positioning 1 前言 电气设备检修技术的发展大致可以分为三个阶段，即故障检修、定期检修和状态检修，状态检修以可靠性为主，它是根据设备的状态而执行的预防性作业。作为电力系统运行的首要要求，供电可靠性日益凸显其重要性，因此状态检修逐步取代了以往的定期预防性检修。状态检修通过对设备关键参数的测量来识别其已有的或潜在的劣化迹象，可在设备不停运的情况下对其进行状态评估。而在线监测作为状态检修发展的大趋势，正处于起步和快速发展的重要时期。其中，电缆局部放电在线监测技术的产生更是具有革命性的意义。 电缆局部放电现象对电缆的绝缘和电能的传输产生着巨大的有害作用，局部放电的长期发展会导致电气设备产生严重的缺陷，并且由于局放的形成多在终端内部或电缆本体内部，而且过程细微发展缓慢，不易被发现，因此局部放电成为困扰着电缆安全可靠运行的一大难题。利用在线监测技术对可能存在局部放电现象的电缆进行跟踪观察，能够有效地监测局放的发展趋势，便于制定相应的解决方案对隐患进行消除。 2内部局放的产生机理 当电缆本体、接头或终端中的主绝缘存在空穴、气泡、杂质等不纯的物质时，相当于主绝缘中存在一个杂质电容，在电缆线芯通过高压交流电的情况下，会对杂质电容进行充电，当电压达到介质的击穿电压时，杂质电容间便进行一次击穿放电。如此反复地进行充电和击穿放电，产生的热量使主绝缘碳化，长期下去主绝缘便会不断
什么是脉冲电流 那究竟什么是脉冲？从字面上理解——脉搏的跳动所产生的冲击波。脉冲 的定义其实是这样的：电压(V)或电流(A)的波形象心电图上的脉搏跳动的 波形但现在听到的什么电源脉冲、声脉冲……又作何解释呢——脉冲的原意被延伸出来得：隔一段相同的时间发出的波等机械形式，学术上把脉冲定义为：在短时间内突变，随后又迅速返回其初始值的物理量称之为脉冲。从 脉冲的定义内我们不难看出，脉冲有间隔性的特征，因此我们可以把脉冲作为 一种信号。脉冲信号的定义由此产生：相对于连续信号在整个信号周期内短时间发生的信号，大部分信号周期内没有信号。就象人的脉搏一样。现在 一般指数字信号，它已经是一个周期内有一半时间（甚至更长时间）有信号。 计算机内的信号就是脉冲信号，又叫数字信号。 脉冲信号：瞬间突然变化,作用时间极短的电压或电流称为脉冲信号.它可以 是周期性重复的,也可以是非周期性的或单次的。脉冲反应堆pulse reactor ：能在很短时间间隔内达到超临界状态，从而产生很高脉冲功率和很强中子通量，并能安全可靠地多次重复运行的反应堆。它分为热中子脉冲堆和快中子脉 冲堆两类。中国建成了一座铀氢锆脉冲反应堆，这是以铀氢锆作燃料的反应堆。它主要以氢作为慢化剂，当功率升高时，温度就会提高，氢的慢化作用减弱， 反应性立即降低，反应堆有很大的瞬发负温度系数，因而呈脉冲运行。脉冲反 应堆除了用来培训人员、从事研究工作和生产短寿命放射性同位素外，还可用 来治疗癌症、中子照相、活化分析及辐照燃料和材料。脉冲电源：用户的负载需要断续加电，即按照一定的时间规律，向负载加电一定的时间，然后 又断电一定的时间，通断一次形成一个周期。如此反复执行，便构成脉冲电源。
L ： 只 供学习与交流 电流电压电阻测试题 一、填空题（每空1分） 1 ?完成下列单位换算： （1） 200mA=________ A ___ 3A= 口 A （2） ______________ 1 000 V= _mV 2.5KV=_ V （3） ____________________ 5X 103Q = _______________ K Q 5M Q = Q 2、 某电路中连有两只灯泡，一只开关，当开关闭合，两灯均发光。若拧下其中一只灯泡，另 一只灯泡就熄灭，则两灯肯定是 _____________ 联；若拧下一只灯泡，另一只灯泡仍发亮，则两灯 冃疋 _________ 联。 3、 有A 、B 、C 、D 四个带电体，用细线悬挂起来，它们的相互作用情况是A 排斥B,B 吸引 C,C 排斥D,已知 B 带正电，则A 带 ______________ 电荷。D 带 _______ 电 4、 测量电路中电流的仪表叫 __________ 。使用时应与被测电路 线柱流入，从 _________ 接线柱流出。 5、 一节干电池的电压是 _________ V ，家庭电路中的电压是 起来使用，它的电压是 V 6、 串联电路中各处的电流 _________________ ，用公式表示为 ____________________ ，并联电路干路 中的电流等于各支路中的电流 _________________ ，用公式表示为 ____________________ 7、 串联电路两端的总电压 各串联部分 电路两端的电压之和，用公式表示 8、如图6所示电路，若电流表 A 示数为0. 5A , A 示数为0. 9A ,则通过L i 的电流为 _A_ 通过L 2的电流为 A 9、在图1所示的电路中，当开关 S 、S3闭合，S 断开时, 灯L 1、L 2是 ________ 联，当S 、S 3断开，S 闭合时，L 1、L 2 是 ______ 联。当S 1、S 2闭合时，会发生 ___________ 10、如图所示的电路，电源电压为 9V ，当开关闭合时，灯 L 两端的 1 电压也为9V ，则产生故障的原因可能是 ____________________ 或 _____________ 11、用毛皮摩擦过的橡胶棒去靠近一个用细线悬挂着的通草球时，若通草球被排斥，则该通 草球（ ） A 一定带负电 B 一定带正电 C 一定不带电 D 可能带正电，也可能不带电 12、如图所示，电路中能正确测出通过灯 L2的电流的是： （ ） 联，使电流从__________ 接 V ，如果将6节干电池串联 。并联电路中各支路两端的电压 ______________，用公式表示为 ____________ -------------- -------------------- $ '* --- |t ------ (Xjb ----- — 单选题（每题只有一个答案） Li
第4章 局部放电测量的基本原理 脉冲电流法的基本原理可用图4.1所示电路阐述：当试品C X 产生一次局部放电时,脉冲电流经过耦合电容C k 在检测阻抗两端产生一个瞬时的电压变化,即脉冲电压 U ,脉冲电压经传输、放大和显示等处理，可以测量局部放电的基本参量。脉冲电流法是对局部放电频谱中的较低频段(一般为数千赫兹至数百千赫兹或至多数兆赫兹，局部放电信号能量主要集中在该段频带内)成分进行测量，以避免无线电干扰。传统的测量仪器一般配有脉冲峰值表指示脉冲峰值，并有示波管显示脉冲大小、个数和相位。放大器增益很大,其测试灵敏度相当高，而且可以用已知电荷量的脉冲注入校正定量，从而测出放电量q 。 图4．1 脉冲电流法基本原理示意图 4.1 脉冲电流法的基本测量线路 (ａ）并联法测量回路 (b ）串联法测量回路 (c ）平衡法测量回路 图4．２ 脉冲电流法的基本试验测量线路示意图 脉冲电流法的基本试验测量线路有三种，如图4．２所示,其中图4.１（a ）、(ｂ)统称为直接法测量回路,（c ）称为平衡法测量回路。每种测量回路应包括以下基本部分： （1）试验电压u ； （2）检测阻抗Ｚd ,将局部放电产生的脉冲电流转化为脉冲电压； （3）耦合电容C k ,与试品C x 构成使脉冲电流流通回路,并具有隔离工频高电压直接加在检测阻 抗上Z d 的作用; （4）高压滤波器Ｚm ，一方面阻塞放电电流进入试验变压器,另一方面抑制从高压电源进入的 谐波干扰。 （5）测量及显示检测阻抗输出电压的装置M 。 e
并联法多用于试品电容较大或试品有可能被击穿的情况下,过大的工频电流不会流入检测阻抗Z ｄ而将Ｚｄ烧损并在测试仪器上出现过电压的危险。另外,某些试品在正常测量中无法与地分开,只能采用并联法测量线路。 串联法多用于试品电容较小情况下，耦合电容具有滤波作用,能够抑制外部干扰，而且测量灵敏度随C k /C x 的增大而提高。在相同的条件下，串联法比并联法具有更高的灵敏度，这是因为高压引线的杂散电容及试验变压器入口电容(无电源滤波器时)也被利用充当耦合电容。另外,C k 可利用高压引线杂散电容来充当，线路更简单,可以避免过多的高压引线以降低电晕干扰,在220kV 及更高电压等级的产品试验中多被采用。 平衡法需要两个相似的试品,其中一个充当耦合电容。它是利用电桥平衡的原理将外来的干扰消除掉,因而抗干扰能力强。电桥平衡的条件与频率有关，只有当C x 1与Ｃx 2的电容量和介质损失角δtg 完全相等,才有可能完全平衡消除掉各种频率的外来干扰；否则，只能消除掉某一固定频率的干扰。在实际测量中，试品电容的变化范围很大,若要找到与每个试品有相同条件的电容是困难的。因而，往往采用两个同类试品作为电桥的两个高压臂以满足平衡条件。 4.２ 检测阻抗 检测阻抗，也称为输入单元,其主要作用是取得局部放电所产生的高频脉冲电流信号,并对试验电源的工频及其谐波低频信号则予以抑制。检测阻抗是连接试品与仪器主体部分的关键部件，对仪器的频率特性与灵敏度有直接关系。检测阻抗可分为RC 型及LCR 型两大类,如图 4.3所示,图中电容C ｄ主要由至仪器主体连接电缆的电容、放大器输人电容等组成。 4.2.1 ＲC 型检测阻抗 图4.３表示接有RC 型检测阻抗时的等效局部放电检测电路。当试品C x 产生局部放电时,视在放电量为q ，C x 两端会产生一个脉冲电压u ?，理想情况下u ?是一个直角脉冲波，但在实际情况中u ?具有一定的上升时间并具有以下的形式 )1(t m f e U u α--=? （４．1） 式中脉冲电压幅值)]/(/[d k d k x m C C C C C q U ++=，f α为放电衰减常数。 对于理想情况，在放电瞬间,电荷q 引起的C k 和C d 上响应的脉冲电压可认为按电容反比例分配，则C d 上的脉冲电压幅值为 图4.3 检测阻抗 图4.4 接RC 检测阻抗的测试回路