局部放電的檢測(cè)方法有哪些

一、電測(cè)法

局部放電最直接的現(xiàn)象即引起電極間的電荷移動(dòng)。每一次局部放電都伴有一定數(shù)量的電荷通過(guò)電介質(zhì)，引起試樣外部電極上的電壓變化。另外，每次放電過(guò)程持續(xù)時(shí)間很短，在氣隙中一次放電過(guò)程在10ns量級(jí)；在油隙中一次放電時(shí)間也只有1μs。根據(jù)Maxwell電磁理論，如此短持續(xù)時(shí)間的放電脈沖會(huì)產(chǎn)生高頻的電磁信號(hào)向外輻射。局部放電電檢測(cè)法即是基于這兩個(gè)原理。常見(jiàn)的檢測(cè)方法有脈沖電流法、無(wú)線電干擾法、介質(zhì)損耗分析法等。

1、脈沖電流法

脈沖電流法是一種應(yīng)用最為廣泛的局部放電測(cè)試方法。脈沖電流法的基本測(cè)量回路見(jiàn)圖。圖中C代表試品電容，Zm（Zm）代表測(cè)量阻抗，Ck代表耦合電容，它的作用是為Cx與Zm之間提供一個(gè)低阻抗的通道。Z代表接在電源與測(cè)量回路間的低通濾波器，Z可以讓工頻電壓作用到試品上，但阻止被測(cè)的高頻脈沖或電源中的高頻分量通過(guò)。

圖1（a）為并聯(lián)測(cè)量回路，試驗(yàn)電壓U經(jīng)Z施加于試品Cx，測(cè)量回路由Ck與Zm串聯(lián)而成，并與Cx并聯(lián)，因此稱為并聯(lián)測(cè)量回路。試品上的局部放電脈沖經(jīng)Ck耦合到Zm上，經(jīng)放大器A送到測(cè)量?jī)x器M。這種測(cè)量回路適合于試品一端接地的情況，在實(shí)際工作中應(yīng)用較多。

圖1（b）為串聯(lián)測(cè)量回路，測(cè)量阻抗Zm串聯(lián)接在試品Cx低壓端與地之間，并經(jīng)由Ck形成放電回路。因此，試品的低壓端必須與地絕緣。

圖（c）為橋式測(cè)量回路，又稱平衡測(cè)量回路。試品Cx與耦合電容Ck均與地絕緣，測(cè)量阻抗Zm與Zm分別接在Cx與Ck的低壓端與地之間。測(cè)量?jī)x器M測(cè)量Zm與Zm’上的電壓差。

圖1測(cè)量局部放電的基本回路

2、無(wú)線電干擾電壓法（RIV）

無(wú)線電干擾電壓法，包括射頻檢測(cè)法，最早可追溯到1925年，Schwarger發(fā)現(xiàn)電暈放電會(huì)發(fā)射電磁波，通過(guò)無(wú)線電干擾電壓表可以檢測(cè)到局部放電的發(fā)生。國(guó)外目前仍有采用無(wú)線電干擾電壓表檢測(cè)局部放電的運(yùn)用，在國(guó)內(nèi)，常用射頻傳感器檢測(cè)放電，故又叫射頻檢測(cè)法。較常用射頻傳感器有電容傳感器、Rogowski線圈電流傳感器和射頻天線傳感器等。

RIV方法能定性檢測(cè)局部放電是否發(fā)生，甚至可以根據(jù)電磁信號(hào)的強(qiáng)弱對(duì)電機(jī)線棒和沒(méi)有屏蔽層的長(zhǎng)電纜進(jìn)行局部放電定位；采用Rogowski線圈傳感器也能定量檢測(cè)放電強(qiáng)度，且測(cè)試頻帶較寬（1~30MHz）。

3、介質(zhì)損耗分析法（DLA）

局部放電對(duì)絕緣材料的破壞作用是與局部放電消耗的能量直接相關(guān)的，局部放電的現(xiàn)象將導(dǎo)致介質(zhì)的損壞，從而使得tgδ大大增加。因此可以通過(guò)測(cè)量tgδ的值來(lái)測(cè)量局部放電能量從而判斷絕緣材料和結(jié)構(gòu)的性能情況。

介質(zhì)損耗分析法特別適用于測(cè)量低氣壓中存在的輝光或者亞輝光放電。由于輝光放電不產(chǎn)生放電脈沖信號(hào)，而亞輝光放電的脈沖上升時(shí)間太長(zhǎng)，普通的脈沖電流法檢測(cè)裝置中難以檢測(cè)出來(lái)。但這種放電消耗的能量很大，使得tgδ很大，故只有采用電橋法檢測(cè)tgδ才能判斷這種放電的狀態(tài)和帶來(lái)的危害。但是，DLA方法只能定性的測(cè)量局部放電是否發(fā)生，基本不能檢測(cè)局部放電量的大小，這限制了DLA方法的運(yùn)用。

二、非電檢測(cè)法

1、超聲波法測(cè)試局部放電

利用測(cè)超聲波檢測(cè)技術(shù)來(lái)測(cè)定局部放電的位置及放電程度，這種方法較簡(jiǎn)單，不受環(huán)境條件限制，但靈敏度較低，不能直接定量。超聲波聲測(cè)量方法常用于放電部位確定及配合電測(cè)法的補(bǔ)充手段。但聲測(cè)法有它獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，即它可在試品外殼表面不帶電的任意部位安置傳感器，可較準(zhǔn)確地測(cè)定放電位置，且接收的信號(hào)與系統(tǒng)電源沒(méi)有電的聯(lián)系，不會(huì)受到電源系統(tǒng)的電信號(hào)的干擾；因此進(jìn)行局部放電測(cè)量時(shí)，以電測(cè)法和聲測(cè)法同時(shí)運(yùn)用。兩種方法的優(yōu)點(diǎn)互補(bǔ)，再配合一些信號(hào)處理分析手段，則可得到很好的測(cè)量效果。

當(dāng)設(shè)備內(nèi)部有故障放電時(shí)（幾千到幾萬(wàn)皮庫(kù)），這時(shí)利用電信號(hào)作為儀器觸發(fā)信號(hào)，也即以電信號(hào)作為時(shí)間參考零點(diǎn)，然后以1－3個(gè)通道采集聲信號(hào)，儀器A/D采樣頻率可選在500kHz或1MHz并移動(dòng)傳感器位置，使能有效地測(cè)到超聲信號(hào)，見(jiàn)圖2。測(cè)得電信號(hào)與聲信號(hào)的時(shí)間差Δt就可計(jì)算出放電點(diǎn)與傳感器的位置的距離，s=vΔt，一般計(jì)算取v=1.42mm/μs。

圖2超聲測(cè)量信號(hào)波形

2、光檢測(cè)法

對(duì)于絕緣內(nèi)部的局部放電，只有透明介質(zhì)才宜用光檢測(cè)法，例如聚乙烯絕緣電纜芯通過(guò)水介質(zhì)掃描用光電倍增管觀察。但該方法靈敏度較低，局限性大，較適宜于檢測(cè)暴露在外表面的電暈放電。

3、熱檢測(cè)法

由于局部放電在放電點(diǎn)會(huì)發(fā)熱，當(dāng)故障較嚴(yán)重時(shí)，局部熱效應(yīng)是明顯的，可用預(yù)先埋入的熱電偶來(lái)測(cè)量各點(diǎn)溫升，從而確定局部放電部位。這種方法既不靈敏也不能定量，因而在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中一般不用這種方法。

4、放電產(chǎn)物分析法

油紙絕緣材料在局部放電作用下會(huì)分解產(chǎn)生各種氣體，分析局部放電時(shí)產(chǎn)生的化學(xué)生成物，例如用色譜分析儀測(cè)量高壓電氣設(shè)備的油中，由于放電產(chǎn)生的微量可燃性氣體。從而推斷局部放電的程度，從而判斷故障類型，已在生產(chǎn)實(shí)際中廣泛應(yīng)用，并取得較好的效果。各種氣體中對(duì)判斷故障有價(jià)值的氣體有甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、氫（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）等。

絕緣中存在局部放電時(shí)，當(dāng)放電較小并在故障點(diǎn)引起的溫度高于正常溫度不多時(shí)，由油裂解的產(chǎn)物主要是甲烷和氫；當(dāng)局部放電故障擴(kuò)大，形成局部爬電或火花、電弧放電時(shí)，會(huì)引起局部高溫，產(chǎn)生乙炔、乙烯和一氧化碳、二氧化碳。如利用四種特征氣體的三比值法，可用來(lái)判斷變壓器故障性質(zhì)，但實(shí)際上對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行絕緣故障判斷時(shí)，僅根據(jù)一次測(cè)量數(shù)據(jù)往往是不夠的，宜利用色譜分析，觀察各有害氣體隨時(shí)間的增量。并和局部放電超聲測(cè)量和電測(cè)法數(shù)據(jù)作比較，進(jìn)行綜合判斷，才能更加有效地判斷故障性質(zhì)。

當(dāng)故障涉及到固體絕緣時(shí)，會(huì)引起一氧化碳和二氧化碳含量的明顯增長(zhǎng)。但根據(jù)現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)資料，固體絕緣的正常老化過(guò)程與故障情況下劣化分解，表現(xiàn)在油中一氧化碳的含量上，一般情況下沒(méi)有嚴(yán)格的界限；二氧化碳含量的規(guī)律更不明顯。因此，在考察這兩種氣體含量時(shí)更應(yīng)注意結(jié)合具體變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，如油保護(hù)方式、運(yùn)行溫度、負(fù)荷情況、運(yùn)行歷史等情況加以分析，以盡可能得出正確的結(jié)論。