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电力变压器局部放电试验方法

一、电力变压器
通常有两种试验方法
一种是如图（1）所示的接法，它主要用于试验绕组间的绝缘。为提高测试灵敏度，耦合电容Ck应比被试变压器初、次级间电容大得多。这种试验不是用于检查各个绕组，每个绕组的两端就可连接在一起，铁芯和外壳应和低压绕组一起牢固接地。
图（2）的电路可对变压器进行自激励试验，高压套管上的轴头与高压端的电容可以作为耦合电前现时简化试验电路，输入单元初级A-B接在套管抽头与接地法蓝之间。不过，需排除高压管本身放电的可能性。如无套管抽头可用，则仍需外接耦合电容Ck。

图（1）测试变压器初、次级间绝缘的试验电路

图（2）自激励条件下变压器局部放电试验电路
IEC76-3（1980）规定校正方波发生器的前沿小于0.1μs，注入电容Cq为50pf。校正方波发生器经匹配电缆将匹配接线盒放在尽量靠近测量的高压端上经Cq注入。
对于试验时的加压时间程序，IEC的规定见图（3）

图（3）变压器试验的加压时间程序
其中线和中性端间试验电压用Um/表示如下：
U1=Um/= Um
U2=1.5Um/ = Um此时规定放电量q=500pc
=1.3Um/此时规定放电量q=300pc
变电器局部放电测试中应注意以下一些问题：
1）IEC规定视在电荷（或放电量）主要根据最高的稳定状态的重复脉冲读出。偶然的高脉冲可不予理会。
2）对不同线端的测量通道都要各自进行校正。
3）背景噪音电平应低于规定的允许放电量q的一半。
4）对高大的变压器测试时，方波发生器应通过有电阻匹配的同轴电缆，并将Cq靠近试品线端用JEE-1时应将线盒靠近试品测量端，可减小测量误差。
5）变压器绕组是具有分布参数的试品，和旋转电机一样。变压器绕组中产生的局部放电脉冲波先是在检测端出现直达波，然后传输波一面传输一面到达。α大的饼式绕组和α小的园筒式绕组的起始电位分布和传输波的衰减情况是不一样的。然而，也可利用这种传输衰减特性，或是从两线测得的传输波到达时间的差异（对α大的饼式绕组），或是从不同抽头处检测得的脉冲波形（α小的园筒式绕组）来求出局部放电发生点的位置，也即对局部放电定位。
实际上，由于变压器是一种复杂的绝缘组合系统，行波法及电容比定法均不易确定放电位置。目前用得较普遍的是多端测量定位法。其实质是将变压器各端上测得的局部放电脉冲和从各端部注入定量需荷后获得的各校正脉冲的数值和波形予以比较，以判断在绕组的哪一部分，但仍不能精确定位。比较先进的定位方法是将电的方法与超声波探测法结合起来，比较方便，定位精度也高。
6）变压器中不仅有气体放电，还可能有油的局部放电，一般来说，宽带式检测仪器灵敏度低。但分辨率高，可区别气体放电和油中放电；宽带式RIV测试仪器灵敏度虽高，但分辨率差，而且由于油的放电时间达数微秒，其高频成分很少，所以不能鉴别出油中局部放电，而低频法的KJF2002，一方面具有高灵敏度。另一方面又具有接近宽带检测仪器的优点，对于测量变压器的局部放电是比较有利的。
往往可以从q-V曲线的回滞特性判定有无油中的局部放电。
为了测定油中局部放电，尚需注入上升时间与油中放电接近的方波来校正。为此，可在注入电容Cq上串联适当的电阻，再接到被试品上去。

电缆局部放电试验方法
对于制造中没有包上屏蔽的电缆线，可用图（1）的牵引试验装置对局部放电定位和检测。

图（1）未加屏蔽的电缆芯用牵引法对局部放电定位
其原理是把不屏蔽的电缆芯子通过一个紧贴着试验的管状电极，电极上施加试验电压，并把电极连到试验回路。管子和芯子都浸在绝缘液中（如离子水），并把这区域中不会发生干扰试验的边缘放电，液体不断循环与过滤。电缆芯接地，从一个电缆盘经管状电极被匀速牵引至第二个电缆盘。
如放电脉冲正好被检测仪观察到，放电在图中A处开始出现，在B处开始消失，这两位置都在芯子表面的 C处标记。而C离A、B为已知距离I1、I2，这些长度沿芯子标出，则放电就可确定在电缆A、B之间。
至于成品电缆则不能用这种办法定位和检测。
在长电缆的测试时，要考虑到行波及其在端部的反射和衰减。可归纳以下几点：
1）在没有反射波的情况下，放电所产生的电压行波在进行中其幅值虽有很大衰减，但波形与放电量成正比的面积基本上保持不变。
2）在有反射波的情况下，传输波和反射波在检测仪的响应上要形成交迭。在检测仪具有α响应时总是形成正迭加，β响应时则既可能正送加，也可能负迭加，而负迭加是局部放电测试的大忌，应尽量避免。因此，如没有附加措施（例如迭加抑制器）的话。应尽量采用具有α响应的检测仪。
至于检测短电缆，可以当作集中参数元件考虑。测试就没有什么困难了。
现在的问题是究竟多少长度的电缆可视作短电缆？说法很不统一，第二个问题是这个电缆长度和检测仪有没有关系？
为此，IEC最近对此作了比较具体的规定：
1、首先用可调脉冲间隔的双脉冲发生器（模拟电缆上两个交迭的脉冲波）对检测仪测试其交迭响应特性，即所谓At/A100～t交线。（其中t为双脉冲峰与峰间的时间间隔，A100是t达到相当大，不会产生交迭效应时的脉冲响应检测量，At为各先定t时的脉冲检测量）。
绘制At/A100～t曲线的测试电路图见图（2）。
根据检测仪响应特性的不同，大体上可作出三种类型的交迭响应特性，见图（3）-（5）。
上图中不同的t值对应于脉冲传播的电缆长度。I1k=0.5·tk·U，I1=0.5 t1·U，·I2=0.5·t2·U
（U约170～200m/μs）

图（2）双脉冲发生器的连接图

图（3）α响应检测仪的双脉冲响应关系

图（4）α响应检测仪的双脉冲响应

图（5）严重β响应检测仪的双脉冲响应
由图（3）-图（5）可知：
①所谓短电缆，应按1≤1k作为判断依据，它与检测仪响应特性有关，1k可短至100米以下，也可长达1000米以上。
②当1≤2I1，可1≥2 I2，时，虽然按长电缆考虑，但因无负交迭，所以也可以与1≤1k的短电缆一样当作集中参数试品测试，而不必在电缆端部接匹配的特性阻抗。
③测试长度I在2I1≤I≤2 I2范围内的长电缆时，如无附加措施，则应在电缆端部接匹配特性阻抗以抑制反射。或者只能采用α响应的检测仪以免迭加（图4-25）。
④检测仪的β响应愈是显著（见图5），则2I1≤I≤2 I2的I范围愈是大。
局部放电检测仪的响应特性与频带选择有关，故使用时选择放大器频带时应考虑这些因素。
2、根据At/A100～t图，确定电缆长度所处的范围后，选择合适的测试电路。
（1）对于I≤Ik,或I≤2 I1，或I≥2 I2的情况，可采取终端不接匹配阻抗的路：（图（6）-图（8））

（2）对于长度在2Ik≤I≤2 I2范围内的长电缆，必须在电缆终端采取消除终端反射波的终端匹配阻抗（或用反射抑制器），见图（9）。
终端阻抗若用RC元件，则：
Rw=电缆特性阻抗

Cw≥0.52·（fo为检测仪频率平均值）
Cw须无放电容。
输入单元用7R号。
3、测量与校正：
（1）对I≤Ik的短电缆：
校正在离开检测仪的一端进行，注入校正电容q校正，检测仪相偏转
α2（㎜），得刻度系数k=q校正/α2
测量仪在试品一端进行，测得放电脉冲高度A（㎜）。
则放电量q=K（QC/㎜）·A（㎜）
（2）对于不接终端匹配阻抗的长电缆：（即I≤2 I1或I≥2 I2）。
校正在电缆二端进行。
靠近检测仪端注入校正电荷q校正（pc）时。测得α1（㎜）。
远离检测仪端注入校正电荷q校正（pc）时。测得α2（㎜）。
则刻度系数K=q校正/α1（pc /㎜）。
修正因子F（考虑衰减效应）：
α2≥α1时，F=1
如α2＜α1时，F=α1 /α2
测量在电缆两端进行，从较大的脉冲高度A最大（㎜）得
Q最=K（pc/㎜）×A最大（㎜）
于是放电量q=Q最大（pc）·F
（3）接有匹配终端阻抗的长电缆：（可对任何长度电缆）采用7R号输入单元。
与（2）一样作校正得α1，α2和K=q校正/α2（pc/㎜）。检测仪连续从电缆两端测得局部放电的脉冲高度A1A2。
放电量q=q校正(pc)
4、试验程序和允许放电量：
IEC规定，试验电压加在导体和屏蔽之间，先升至并保持在1.5Uo不少于1分钟（Uo电缆额定电压值），然后慢慢至于1.25Uo，测量放电量。
目前IEC对6～30KV的聚乙烯电缆的放电量规定应≤20pc；乙丙胶、丁基橡胶电缆应≤40pc。
为了消除电缆端部电场集中产生的放电，帮须接上消应力锥（电缆头）或漫在油中进行测试。
电容器局部放电试验方法

对于电容量较小的电容器，如电力系统采用的耦合电容器，可采用直接法试验电路：但对于电容量很大的，如电力系统上的移相电容器，一般采用两个试样的平衡法较为方便，为了便于判断放电来自哪个试样，可采用取图（1）的试验电路。

在图（1）中采用串并联接法的四个试品代替一个试品，使每个试品承受的电压都降低一半，而总电容量不变，因此检测的局部放电就可以有根据地判断为右侧受试试品所产生。
在电容外壳不可能接地时，由于感应电压会使外壳电位变得不稳定，这会成为噪音水平增大的原因。这时，采用平衡法试验电路将是有效的。
对大电容试品进行局部放电测试时，很重要的一点就是要保证电容器内部及外部接线的残余电感应能忽略不计，否则会引入很大误差。作为判别可否忽略的判据是：试品电容与残余电感构成谐振回路的谐振频率须在60KHZ以上。
对于几十千伏以上的耦合电容器，测量时要防止发生外部电晕放电。
互感器局部放电试验方法

一、电流互感器：
按IEC44-4（1980）的规定，可采用图（1）的试验电路。电流互感器的一次、二次线卷，可作为集中参数电容处理。

图（1）测试变压器初、次级间绝缘的试验电路
二、电压互感器
按IEC44-4的规定，其接法可如图

图（2）相对地和相对相电压互感器的
局部放电试验电路
铁饼和外壳在可能的条件下，要接到低压绕线组上。
所加试验电压也可由低压绕组感应得来（自激励法）。
IEC规定互感器的允许放电量水平见表

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接地方式
互感器类型
予应力加压
≥10秒
测量加压≥1分
绝缘型式
允许的局部放电
水平视在电荷
电网中性点绝缘
或经消弧线圈接
地
电流互感器及相
对地电压互感器
1.3Um
1.1Um
液体漫渍
固体
10pc
250pc
相对电压互感器
1.3Um
1.1Um/
液体漫渍
固体
10p
50pc
1.1Um
液体漫渍
固体
10p
50pc
中性点有效接地
电流互感应器或
相对地电压互感器
0.3×1.3 Um
1.3Um
1.1Um/
液体漫渍
固体
10pc
50pc
相对相电压互感器
1.3Um
1.1Um
液体漫渍
固体
10pc
50pc

套管局部放电试验方法

套管结构比较简单，可以当作集中参数的纯电容处理，其中容一般约几百pf。
其常用的试验连接图见图（1）及（2）图（3）即通常直接法的并联法。

如果套管的外箔具有抽头的话，则可按图（2）接线图来测量。

因套管电容较小，试验变压器杂散电容的影响较大，测量时最好接阻塞线卷。否则，应当用JZF-1方波发生器从试品处直接校正。
电机局部放电试验方法

主要是对高压同步发电机的定子绕组进行局部放电测量，多采用直接法测量，例如图（1）

试验时，被试相加压，其他两相保持开断状态。也可以利用发电机的自激励来进行局部放电试验，此时只要把输入单元接在电机绕组的中性端上即可。
测试定子线棒时，难于区分介质的内部放电和外电极端部的表面放电，可在外电极端涂碳化硅半导体漆或把线棒漫在油中抑制表面放电。
实际上电机定子绕阻也是具有分布参数的试品，对于绕组中部发生的局部放电，它在检测端上呈现为起始分布的脉冲波，然后传输波到达，一般起始分布脉冲波是高频波，它在LJF2002局部放电检测仪的放大系统（最高至300KHZ）中是基本上很少反映的。但传输波随着衰减而依次到达检测器，所来到的传输波大致具有绕组的固有频率，其最大值是随着发生位置远离检测端而迅速变小。
因此，在测量系统的输出位置上的实际测量结果并不是表示实际上全部线卷的放电量。而主要是反映了在检测端附近发生的和在远处产生而强度比较大的放电量的两者混合。因此，这种测量的不准确性实际上很难避免。不过，运行中的发电机靠近线路端处承受的电压最高，一般也比较容易放电。所以用图（1）的办法测量还是有一定的正确性和实用价值。
为了分析传输波的衰减情况，可以用KJF96-1方波发生器从绕组的N端注入校正脉冲来予以测试。