在线局部放电测试技术

技术专家

汪双灿

可靠性与绝缘事业部 

绝缘技术总监

工作方向：

从事绝缘材料和绝缘系统

检测技术研究及相关标准制修订工作。

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局部放电原理

        局部放电（Partial Discharge）是绝缘介质中仅被部分桥接的放电现象，简称局放（PD）。在电场集中、绝缘薄弱的地方出现局放是电气设备普遍存在的问题，局部放电的产生及影响如图1。

图1 局部放电引发绝缘失效的过程

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局部放电的危害

        电气设备的多数故障是绝缘性故障。研究表明，局部放电是电气设备绝缘性故障的重要诱因。局部放电在初始阶段对绝缘整体的影响一般可以忽略不计，但局部放电的持续作用最终会导致电力设备绝缘闪络或击穿。电气设备绝缘配合的设计、所用绝缘材料特性、制造工艺、运行条件等都会影响局部放电的放电量、位置、性质和发展趋势。一些重要的电气设备绝缘失效往往会引发较严重的事故，如图2~图5，为防止电气设备发生故障，在实际运行中应该定期对电气设备进行在线局部放电、绝缘电阻、泄露电流等绝缘预防性试验，并根据试验结果进行定期检修。

图2变电站变压器起火

图3 高压开关柜故障

 GIS盆式绝缘子失效

图5电缆绝缘击穿

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测试原理

         局部放电是能量释放的过程，整个过程中会伴生多种现象，主要包括电磁波的发射、声音信号、气体生成物、光、发热、电流行波。这些能量释放产生的信号是局部放电测试的基础，绝大部分在线局放检测设备和检测方法都是据此开发的，例如超高频测试、超声波测试、紫外和红外成像测试等，如图6。

图6放电现象及对应的检测方法

        目前，在线局部放电测试中一般采用声电联合测试。在线局部放电测试最大的问题是如何从电气噪声或干扰中分离、判断有用的局部放电。若不能充分识别干扰，有可能将干扰视为电气设备的局部放电，造成错误判断，降低试验的可信度。在线测试中的干扰源一般为电动工具的运行，电力设备引起的瞬变，日光灯，手机信号等，如图7，一般通过频域分离法和时域分离法或两者结合对信号进行处理，分离出有用信号，如图8、图9。

图7 噪声源

图8时域分离干扰信号

图9时域频域结合分离干扰信号

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在线局部放电测试方法

4.1

测试方法概述

        在线局部放电测试是指对处于正常运行状态的电气设备进行测试，测试原理主要参考IEC 62478标准。

        在线局部放电测试方法：脉冲电流法、射频检测法、超高频法、声测法、光测法等。测试系统一般由局部放电传感器、信号传输系统和信号分析系统组成。传感器分为特高频传感器、超声波传感器、暂态地电压传感器等，如图10。这些传感器对应不同的现场环境，需要根据现场情况匹配相应的传感器，测试方法对比见表1。

图10 传感器

4.2

电测法和声测法对比

        在线局部放电测试若只运用单一的检测方法，存在着一定的局限性，不能全面、客观、真实的反应被检设备的运行状况，有时甚至出现误判，电测法和声测法都有各自的优缺点，一般情况下声电联合测试效果是最佳的，对比如表2。

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STIEE的技术能力及服务

        STIEE可靠性与绝缘事业部对于局部放电测试技术有深入研究，能够对相关问题提供系统解决方案。

设备能力：在线局放测试仪、便携式在线局放诊断仪、高精度红外热像仪、高精度紫外成像仪等先进现场测试诊断仪器设备。

测试产品范围：变压器、GIS、高压开关柜等输配电设备及系统。

服务类型：预防性诊断测试、状态监测、缺陷定位等。

图11手持式在线局放测试仪

图12 便携式在线局放诊断仪

图13高精度红外热像仪

图14 高精度紫外成像仪