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2 局部放电试验复合介质中的电场分布第一节局部放电特征及原理1.局部放电：是指设备绝缘系统中部分被击穿的电气放电，这种放电可以发生在导体(电极)附近，也可发生在其它位置。
2.特性：局部放电发生在电极之间，但放电并未贯穿电极。
3.原因：设备绝缘内部存在缺陷，在高电压作用下，缺陷发生重复性击穿。
4.现象：绝缘内气体的击穿，局部范围内固体或液体介质击穿，电极表面尖端放电等。
5.危害：放电能量小，短时存在不影响电气设备的绝缘强度。
长期存在将产生累积效应，使绝缘性能逐渐劣化，最后导致整个绝缘击穿。
局部放电导致绝缘劣化的原因1、局部温度升高。
在发生局部放电的气隙内，局部温度可达1000o C。
2、带电粒子高速碰撞。
3、化学腐蚀。
局部放电产生臭氧，臭氧与氮生成一氧化氮和二氧化氮，再与水蒸气反应生成硝酸。
局部放电伴随的物理现象主要物理过程：电荷转移其它方面：电能损耗、电磁辐射；超声波、光、热、新的生成物等。
伴随着电荷转移，最明显的特征是反映到试品施加电压的两端，有微弱的脉冲电压信号。
局部放电发生过程以绝缘介质中存在的气泡为例：1、工频电压施加在绝缘介质两端，气泡上承受一定的电压；2、气泡两端的电压上升到气泡的击穿电压时，则发生放电；3、放电过程使大量中性气体分子电离，变成正离子和电子或负离子，形成了大量的空间电荷。
4、局部放电产生的空间电荷在外加电场作用下迁移到气泡壁上，形成了与外加电场方向相反的内部电压，这时气泡上剩余电压是外部电压与内部电压的叠加；5、当气泡上的实际电压小于气泡的击穿电压时，局部放电停止；当气泡上的电压随外加电压的上升而上升，直到重新到达其击穿电压时，气泡再次击穿，出现第二次放电。
第一次放电第二次放电第n次放电局部放电发生与否？局部放电测量原理检测由于局部放电产生的微小电压脉冲，并计算出放电电荷量。
名词术语1.视在放电量q：是指在试品两端注入一定电荷量，使试品端电压的变化量和局部放电时端电压变化量相同。
发电机出口PT局部放电试验方案1 试验方法1.1 局部放电测量试验方法。
1.1.1 准备互感器试验场地，并查阅互感器相关参数。
1.1.2 试验前由电气班现场配合人员确认互感器的完整性，并提供该互感器的相关绝缘试验合格报告或相关数据。
1.1.3 在进行操作试验前检查工作场所的安全围栏是否合格，无相关试验的其它人员。
1.1.4 由电厂电气班现场配合人员提供三相33V交流电源，供试验设备用。
1.1.5 放置好试验设备，并进行接线，核对接线无误。
1.1.6 在进行试验前对试验设备进行空载测试，检验试验设备有无异常，保证加压正常工作。
对放电量进行现场校准，确保读数的准确性。
1.1.7 采用变频柜输出合适频率的交流电压，施加到被试电压互感器二次侧，对被试电压互感器采用感应加压方式，所加电压为 1.1Um/√3(预试)，此时读取该电压下的视在放电量，Um为电压互感器最高工作电压。
互感器的N端接地。
1.1.8 在被试电压互感器一次侧接耦合电容器并采用数字式局部放电测试仪进行测量。
1.1.9 调节升压开关旋钮，观察电压和电流读数是否正常，观察放电量有无异常，当电压升到一定电压值进行激发后，读取放电量并记录。
1.1.10 判断依据：在电压为 1.1Um/3时，视在放电量不大于30PC。
2 职责分工2.1 现场工作人员安排工作负责人：安全负责人：工作班组成员：2.2 工作负责人的工作职责2.2.1 正确、安全、全面地组织本次试验工作；2.2.2负责检查工作票所载安全措施是否完备和值班员所做的安全措施是否符合现场实际条件；2.2.3 开工前召开班前会，集中向工作班组人员交待工作内容，交待清楚安全事项；2.2.4 确认工作现场满足工作条件后，指导工作班组成员装卸试验设备，检查并确保试验设备的接线正确；2.2.5 解答工作班组成员对试验现场的疑问，监督班组成员严格按照试验方案开展工作；2.2.6 依据规程对试验过程中的各种情形作出判断，保证试验工作顺利进行；2.2.7 收工后清理现场，工作负责人将工作票交回值班员，次日复工时需经值班员许可方可工作。
变压器局部放电试验基础及原理变压器局部放电试验是对变压器进行故障预测和诊断的一种重要手段。
它能够检测变压器绝缘系统中存在的局部放电缺陷，并通过测量局部放电的特征参数，分析变压器的运行状态，判断其是否存在故障隐患，从而指导保护维修工作。
1.局部放电的基本原理：当绝缘系统中存在局部缺陷时，例如油纸绝缘中的气泡、纸质绝缘的老化、污秽、裂纹等，绝缘系统中的电场会受到扰动，导致局部放电现象的发生。
局部放电是指绝缘系统中的电场扰动下，在局部区域内，由于电离作用而发生的电子释放、电荷积累和能量释放的过程。
2.局部放电的测量方法：变压器局部放电试验采用间歇巡视法进行，即以恒定的高频高压电源作用下，通过测量局部放电脉冲的波形、幅值、相位、频率和数量等参数，来判断变压器中的绝缘质量，确定变压器的运行状态。
常用的测量方法包括放大器法、光电检测法和电力干扰法等。
3.试验装置和操作步骤：变压器局部放电试验通常需要使用高频高压电源、局放测量设备、放大器、低噪声电缆和耦合装置等。
操作时，首先需要准备试验设备和仪器，包括设置好高频高压电源的输出电压和频率，接好测量设备的连接线路。
然后，按照设定的工作模式，对不同绝缘介质进行试验，记录并分析测量数据，得出变压器的绝缘状态和运行条件。
4.结果分析与判断：根据变压器局部放电试验所得到的测量数据和曲线图，结合变压器的实际工作情况，进行数据分析和判断。
当测量数据正常时，说明变压器的绝缘系数处于良好状态；而当测量数据异常时，需要进一步分析故障原因，并采取相应的维修措施。
变压器局部放电试验是一项非常重要的变压器绝缘状态评估手段，可以及时发现变压器绝缘系统中的缺陷和隐患，提前采取相应的维护和维修措施，保证变压器的正常运行。
但需要注意的是，变压器局部放电试验时，应严格按照操作规程进行，确保检测结果的准确性和可靠性。
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10ns量级；在油隙中一次放电时间也只有1u s。
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代表试品电容，Z(Z)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。
第1篇一、实验目的本实验旨在研究气体绝缘设备中局部放电的特性，通过实验观察和分析不同气体介质中局部放电的现象，探究局部放电对气体绝缘性能的影响，为提高气体绝缘设备的安全性和可靠性提供理论依据。
二、实验原理局部放电是指在高压电场作用下，气体介质中出现的电击穿现象。
当电场强度超过气体的击穿场强时，气体介质中的分子会发生电离，产生自由电子和正离子，形成导电通道，从而发生局部放电。
局部放电会对气体绝缘设备的绝缘性能造成损害，甚至引发设备故障。
本实验采用直流高压电源对气体介质施加电场，通过测量放电电流、电压等参数，分析不同气体介质中局部放电的特性。
三、实验设备1. 直流高压电源：输出电压0～30kV，输出电流0～1mA。
2. 电流探头：测量范围0～10mA。
3. 电压探头：测量范围0～30kV。
4. 气体介质：空气、氮气、SF6等。
5. 实验室气瓶：用于存储实验用气体。
6. 电压表、电流表、示波器等测量仪器。
四、实验步骤1. 准备实验用气体：将空气、氮气、SF6等气体分别充入实验室气瓶中，确保气体纯净、无杂质。
2. 安装实验设备：将直流高压电源、电流探头、电压探头等设备连接好，确保连接牢固、接触良好。
3. 选择实验气体：依次选择空气、氮气、SF6等气体作为实验介质，分别进行实验。
4. 施加电场：调整直流高压电源输出电压，使气体介质中的电场强度逐渐增加。
5. 观察放电现象：通过示波器观察放电电流、电压波形，记录放电开始、结束时间，分析放电特性。
6. 数据处理：将实验数据整理成表格，分析不同气体介质中局部放电的特性。
五、实验结果与分析1. 空气介质实验结果显示，空气介质在电场强度较低时，不易发生局部放电；随着电场强度的增加，放电电流、电压逐渐增大，放电频率逐渐降低。
2. 氮气介质实验结果显示，氮气介质在电场强度较低时，局部放电现象与空气介质相似；随着电场强度的增加，放电电流、电压逐渐增大，放电频率逐渐降低。
3. SF6气体介质实验结果显示，SF6气体介质在电场强度较低时，不易发生局部放电；随着电场强度的增加，放电电流、电压逐渐增大，放电频率逐渐降低。
局部放电的检测方法局部放电是一种电气设备故障的早期警示信号，它是导体表面或导体内部的局部区域发生放电现象。
局部放电会持续排放大量的电磁波，这些电磁波会通过空气传播到设备的周围，可以被适当的检测方法所捕捉到。
下面介绍几种常用的局部放电检测方法：1. 空气色谱法：这种方法使用特殊的气体传感器，如由电化学气体传感器或红外线气体传感器组成的阵列。
当设备发生局部放电时，电离的气体会在气体传感器上产生响应，从而通过分析气体成分和浓度来确定设备是否发生局部放电。
2. 红外热成像法：这种方法使用红外热成像相机来检测设备表面的温度变化。
当设备发生局部放电时，放电区域会产生热量，从而引起表面温度的不均匀分布。
通过使用红外热成像相机可以实时监测设备的表面温度，并从中检测出局部放电的存在。
3. 频率响应分析法：这种方法通过在电气设备上施加正弦交流电压，然后测量设备的频率响应来检测局部放电。
当设备出现局部放电现象时，放电区域会产生电荷积累，从而改变设备的频率响应。
通过测量频率响应曲线的变化，可以确定设备是否发生局部放电。
4. 超声波法：这种方法利用超声波传感器来检测设备发出的声音信号，从而确定设备是否存在局部放电。
当设备发生局部放电时，放电区域会产生特定频率的声音波，并通过超声波传感器捕捉到。
通过分析声音信号的频谱和幅值，可以确定设备是否存在局部放电。
5. 频谱分析法：这种方法通过将局部放电信号的频谱进行分析，来确定设备是否出现局部放电。
局部放电产生的信号包含多个频率成分，通过对信号进行频谱分析，可以确定是否存在局部放电，并确定其频率范围和幅值。
综上所述，局部放电的检测方法可以根据具体的需求和设备特点选择合适的方法进行检测。
不同方法有其特点和适用范围，可以互相补充，提高局部放电的检测准确性和可靠性，从而及时预警并采取必要的维护措施，避免设备故障的发生。
实验4局部放电测量0 实验目的了解局部放电产生的基本原理。
学习局部放电的测量方法及仪器的正确使用。
分析局部放电起始电压、视在放电量与设备绝缘质量的关系。
了解各种局部放电信号的特点。
1．局部放电的产生和实验原理电气设备绝缘内部常存在一些弱点，例如在一些浇注、挤制或层绕绝缘内部容易出现气隙或气泡。
空气的击穿场强和介电常数都比固体介质小，因此在外施电压作用下这些气隙或气泡会首先发生放电，这就是电气设备的局部放电。
放电的能量很弱，不会影响到设备的短时绝缘强度，但日积月累会引起绝缘老化，最后可能导致整个绝缘在正常电压下发生击穿。
近数十年来，国内外已经越来越重视对设备进行局部放电测量。
图1 固体介质内部气隙放电的三电容模型（a）通过气孔的介质剖面（b）等效电路局部放电的产生机理常用三电容模型来解释，如图1所示。
图中C g代表气隙的电容；C b代表与C g串联部分的介质电容；C a代表其余部分的电容。
若在电极上施加交流电压u t，则出现在C g上的电压为u g，即：u＝ [C b/(C g+C b)]u t＝ [C b/(C g+C b)]U max sinωt（1）g因为气隙很小，C g比C b大很多，故u g比u t小很多。
局部放电时气隙中的电压和电流变化如图2所示。
u随u t升高，当u t上升到u s（起始放电电压），u g达到C g的放电电压U g时，C g气隙放电，g于是C g上的电压很快从U g下降到U r，放电熄灭，则：U＝ [C b/(C g+C b)]u cr式中u c为相应的外施电压；U r为残余电压（0≤U r<U g）。
放电后在C g上重建的电压将随着外施电压的升高呈上升趋势，从U r开始，当上升至U g时又发生放电，如此周而复始。
此时通过C g在外回路有一脉冲电流i如图2（b）所示，它是检测局部放电的主要依据。
可以推导出回路真实放电量q≈U g C g，但无法测得。
r而介质两端的电荷变化量q ＝ [ C b /( C g+ C b)] q r却是可以测得的，称为视在放电量，一般用它来表示电气设备的局部放电量。
图2 局部放电时气隙中的电压（a）和电流（b）的变化2．局部放电的测量方法高压设备局部放电的测量主要是将局部放电的微弱信号检出，然后加以放大并用示波器或数据采集仪等设备进行显示和定量。
检测方法可分为电的和非电的两类。
长期采用的是测量电脉冲的方法，即所谓的脉冲电流法。
基本的测试回路如图3所示。
图3 脉冲电流法的局部放电检测回路（a）并联法（b）串联法（c）平衡法主要包括并联法、串联法和平衡法。
图中S是电源即试验变压器，除长电缆和带绕组的试品外，一般情况下试品均可看作是集中参数的电容C x。
C k为耦合电容，Zm为检测阻抗。
测量参数包括：用传统的局部放电测试仪测量放电起始电压、熄灭电压和视在放电量。
有条件时可以用数字式的数据采集仪测量放电次数、放电相位和放电量。
3．局部放电的标定在指示仪表上测得的脉冲高度是与试品的视在放电量成比例的，但是具体的比例系数却不是固定的，它与回路及仪器本身的性能有关，为此必须进行回路灵敏度系数的校正。
图4是并联法进行标定的示意图用一幅值为U0的方波发生器G串联一小的已知电容C0构成与C x并联的有源支路来模拟C x上发生的局部放电。
分析可知当C0<<C x+(C k C m)/(C k+C m)时，注入C x的电荷为q0＝U0C0。
此时如果在局部放电测试仪上测得标定脉冲高度为H0，则放电量的刻度因子为：K c＝q0/ H0（pC/格）视在放电量校准器视在放电量校准器是一标准电量发生器，是测量局部放电时必备的仪器，它的性能参数直接关系到测试结果的准确性。
视在放电量校准器由校准脉冲电压发生器和校准电容串联组成。
试验前它以输出某固定电量加之试品两端，模拟该试品在此电量下放电时局部放电测试仪的响应，此时调整刻度系数，确定局部放电检测仪的量程，以便在试验时测量该试品在额定电压下的视在放电量。
因该放电量时以标准电量发生器比较后间接测出，而非直接测出，故此放电量称为“视在放电量”。
JZF－10型校正电量发生器是一种小型的可充电电池供电的视在放电量校准器，它可以分别以四种放电量向试品两端注入1.2KHｚ左右的校正脉冲，可用于先校准后试验的局放试验中，适合于国际电工委员会IEC－270所推荐的任何一种试验电路。
4．实验设备测试设备①TCD－9302 局部放电检测仪②. 视在放电量器校准器（JZF－10校正电量发生器）③. LB系列工频、中频滤波器④.无局放耦合电容系列⑤. YDTW无局放试验变压器系列.⑥. 工频试验控制台试品（测试对象）：电流互感器，变压器，含有气泡的绝缘板等5线路图图5为实验接线图。
图5 局部放电实验接线图其中测试仪为传统的局部放电测试仪或者数字式局部放电数据采集系统。
Zm为检测阻抗，T1为调压器，T2为试验变压器，R为保护水阻，C x为试品，C k为耦合电容。
同时还可以通过非电接触的方式（磁耦合）的方式来检测放电脉冲，这就是在线监测的原理。
6 试验操作步骤6-1.按图5所示接好线路；两端并联上方波发生器，对实验回路进行灵敏度系数的校正。
（注意此6-2. 在试品Cx时不接高压。
）选择50PC标准脉冲进行校准；①首先检查JZF－10校正脉冲发生器的电池电压，如面板上电压表指示，在8V以上方能正常工作；②用视在放电量校准器（JZF－10校正脉冲发生器）的输出接于试品两端，红端接高压端(引线尽可能短，以防干扰)，黑端接低压端，调节其输出放电量，将校正电量开关置于5、10、50、100、500中任何合适一档即可校正，例如50PC，频率可在1.2KHｚ附近调节；③调节放大器增益粗调及增益细调旋钮，使放电量表指示满度。
此时放电量表指示满度即100%表示50PC的放电量，注意此时增益细调旋钮位置不可再动。
测量盒应尽量靠近试品高压端。
④校准完毕后，拆除视在放电量校准器的连线，并关断其电源，防止高压损坏校准器。
6-3 局部放电测试仪设置①仪器开机预热5分钟；②预热同时对有关开关进行操作，“标准－扩展－直线”开关置于标准；③放大器频带f L、f H分别置20KHｚ，300KHｚ，放大器增益粗调置3档，细调置中间位置，切不可一开始将粗调开关置最高档；④根据不同频率的试验电源选择电源频率，以便观察合适的椭圆。
电流互感器测试选用频率为 50Hz的试验电源；⑤椭圆旋转可不作调节。
窗开关打在关位置，以后根据干扰出现的相位可开窗适当调旋转，根据干扰情况调窗宽、位置，使干扰在门窗之外，使局部信号在窗上，以便读取放电的数值；⑥线性、对数开关置于线性位置。
6-4．接通高压试验回路的电源，逐步升高电压至规定电压，时刻注视PC表指示，此时放电量表的读数表示试品放电量的大小，如指示在80%，则表示试品视在放电量为50×80%＝40PC。
若此时试品放电量刚大于100%即超过满度，应立即将放大器增益粗调由原来的“3”切换到“2”档，此时放电量表100%，则表示500PC，假如此时放电量指示80%，由试品放电量为500×80%＝400PC。
若此时试品放电量小于10%：a. 应将放大器粗调由“3”档改至“4”档，此时放电量表100%则表示5PC，假如此时放电量表指示80%，则试品视在放电量为5×80%＝4PC。
b.将仪器面板上对数、线性开关切换至对数位置，因对数刻度10%以下分辨率高，可直接读出对数刻度。
6-5 旋转“椭圆旋转”开关使椭圆转到预期的放电最利于观察之处。
通常这个位置是零标脉冲分别处于椭圆上部左侧及下部右侧之处；6-6 连续升高电压，注意第一次出现持续放电，当放电量超过规定的最低值时的电压即为局部放电起始电压。
；6-7 若有干扰信号在放电脉冲附近，可以用窗宽和窗位置将干信号扰拒之窗外，即合扰窗开关，用一个或两个时间窗并用窗宽、窗位置来改变椭圆上加亮区域的宽度与位置，使其避开干扰脉冲，这样，放电量表的指示值只表示放电脉冲的大小，而不表示干扰信号的值，另外也可以改变频带的方法来提高抗干扰能力；6-8局部放电的观测观察典型的电晕放电的波形，记录波形特点。
时间窗(门单元)时间窗是为防止大于局部放电的干扰信号进入峰值检波电路而设计的一种电路装置。
时间窗的工作原理是把椭圆扫描时基分成导通(加亮区域)和截止(未加亮区域)两部分,通过改变时间窗的位置和宽度将放电脉冲置于导通(加亮区域)，干扰脉冲置于截止(未加亮区域)，此时仪表读数即为放电脉冲数值，而干扰则不论大小，皆不会影响放电脉冲数值。
若此时两个时间窗同时关闭，则仪表读数为整个椭圆上脉冲之峰值。
7 互感器局部放电测量的试验电压①试验电压应在不大于1/3规定测量电压下接通电源，再开始缓慢均匀上升到预加电压保持10秒后，降到规定测量电压，保持1分钟以上，再读取放电量；最后降到1/3测量电压以下，方能切除电源。
②预加电压=试品耐压值×0.8 ，互感器局部放电测量试验预加电压=Um×0.8=预加电压下椭圆放电明显③局部放电测量电压一般为Um/√3的倍数，互感器为1.1～1.2倍，互感器局部放电测量电压=1.2Um/√3=局部放电测量电压下，持续时间几分钟，测局部放电量；6 注意事项①. 在试验开始加压以前，试验人员必须详细而全面地检查一遍线路，以免线路接错。
测试仪器处的接地线是否与接地体牢固连接，若连接不牢或在准备工作时掐头去尾线被脚踢断，这将可能引起人身和设备事故；②．对于连接线应避免将尖端暴露在外，防止尖端电晕放电，尤其对于电压等级较高的局部放电试验，必要时要加粗高压连接线及加装防电晕罩，减小因场强过高引起的电晕放电。
屏蔽罩不能与试品的瓷裙相接触；③. 一般情况下，在试验过程中，被试品在耐压、预升压时局部放电量都比正常值大很多，此时仪器的仪表必然会超出满刻度。
为防止仪器损坏，应将仪器的增益粗调旋钮逆时针旋转一档或更多档，以不超出满刻度为标准。
当电压降至测量电压时，再将增益粗调开关顺时针旋转一档或更多档，以便记录测量值；④．校正电量发生器校正完毕后，一定要从高压端脱离，并关闭电源开关，且仪器的增益细调旋钮不可再调，在标定时仪器放大器旋钮的位置要与测量时保持一致。
校正电量发生器使用后及时将调节电荷量的波段开关旋在关位置。
⑤．因增益粗调开关每相邻两档之间的关系是十倍，且档位有指示，故升压后根据放电量大小，可选择合适量程。
逆时针旋转时，每降一档量程扩大十倍；反之，顺时针时，量程缩小十倍；⑥．升压过程一定要缓慢，同时监视局放仪的输出；⑦．读取视在放电量值时应以重复出现的、稳定的最高脉冲信号计算视在放电量。
真正的局放信号具有一定的对称性和周期性，偶而出现的较高的脉冲可以忽略。
