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。根据电磁理论,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,局部放电检测仪(也称为局部放电测试仪)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。图中C代表试品电容,Zm(Zm)代表测量阻抗,Ck代表耦合电容。它的作用是为Cx与Zm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。
2、无线电干扰电压法(RIV)
无线电干扰电压法,包括射频检测法,通过无线电干扰电压表可以检测到局部放电的发生。国外目前仍有采用无线电干扰电压表检测局部放电的运用,在国内,常用射频传感器检测放电,故又叫射频检测法,较常用射频传感器有电容传感器、线圈电流传感器和射频天线传感器等。
无线电干扰电压法能定性检测局部放电是否发生,甚至可以根据电磁信号的强弱对电机线棒和没有屏蔽层的长电缆进行局部放电定位。采用线圈传感器也能定量检测放电强度,且测试频带较宽(1~30MHz)。
3、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,局部放电的现象将导致介质的损坏,从而使得tgδ大大增加,因此可以通过测量tgδ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tgδ很大,故只有采用电桥法检测tgδ才能判断这种放电的状态和带来的危害,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。
二、非电检测法
1、超声波法测试局部放电
利用测超声波检测技术来测定局部放电的位置及放电程度,这种方法较简单,不受环境条件限制,但灵敏度较低,不能直接定量。超声波声测量方法常用于放电部位确定及配合电测法的补充手段,但声测法有它独特的优点,即它可在试品外壳表面不带电的任意部位安置传感器,可较准确地测定放电位置,且接收的信号与系统电源没有电的联系,不会受到电源系统的电信号的干扰。因此进行局部放电测量时,以电测法和声测法同时运用,两种方法的优点互补,再配合一些信号处理分析手段,则可得到很好的测量效果。
2、光检测法
对于绝缘内部的局部放电,只有透明介质才宜用光检测法。例如聚乙烯绝缘电缆芯通过水介质扫描用光电倍增管观察,但该方法灵敏度较低,局限性大,较适宜于检测暴露在外表面的电晕放电。
3、热检测法
由于局部放电在放电点会发热。当故障较严重时,局部热效应是明显的,可用预先埋入的热电偶来测量各点温升,从而确定局部放电部位,这种方法既不灵敏也不能定量,因而在现场测量中一般不用这种方法。
4、放电产物分析法
油纸绝缘材料在局部放电作用下会分解产生各种气体,分析局部放电时产生的化学生成物。例如用色谱分析仪测量高压电气设备的油中,由于放电产生的微量可燃性气体,从而推断局部放电的程度,从而判断故障类型。
绝缘中存在局部放电时,当放电较小并在故障点引起的温度高于正常温度不多时,由油裂解的产物主要是甲烷和氢。当局部放电故障扩大,形成局部爬电或火花、电弧放电时,会引起局部高温,产生乙炔、乙烯和一氧化碳、二氧化碳。如利用四种特征气体的三比值法。可用来判断变压器故障性质,但实际上对电力设备进行绝缘故障判断时,仅根据一次测量数据往往是不够的,宜利用色谱分析,观察各有害气体随时间的增量,并和局部放电超声测量和电测法数据作比较,进行综合判断,才能更加有效地判断故障性质。
当故障涉及到固体绝缘时,会引起一氧化碳和二氧化碳含量的明显增长,但根据现有统计资料,固体绝缘的正常老化过程与故障情况下劣化分解,表现在油中一氧化碳的含量上,一般情况下没有严格的界限,二氧化碳含量的规律更不明显,因此,在考察这两种气体含量时更应注意结合具体变压器的结构特点。如油保护方式、运行温度、负荷情况、运行历史等情况加以分析,以尽可能得出正确的结论。
回复者:华天电力
⑵ 《脉冲式线圈测试仪》 的测试款项:波形面积、波形面积差、电晕量,如何设定及是什么意思
匝间冲击测试仪电晕、面积、差积、相位
在电机、变压器使用过程中,由于绝缘强度不够,会引起工作电流过大、升温过高、机壳带电等故障,从而造成生产停顿、财产损失、人员伤亡等严重后果,因此对于匝间冲击耐压测试是非常有必要的.
根据我国GB775《旋转电机基本技术要求》.GB14711《中小型旋转电机安全 通用要求》标准,GB/T22714《交流低压成型绕组匝间绝缘试验规范》.GB/T22715《交流电机定子成型线圈耐电压水平》.GB/T22716《直流电机电枢绕组匝间绝缘试验规范》,GB/T22717《电机磁极线圈及磁场绕组匝间绝缘试验规范》、GB/T22719.1.1《交流低压电机散嵌绕组匝间绝缘 第1部分;试验方法》, GB/T22719.2《交流低压电机散嵌绕组匝间绝缘 第2部分;试验限值》,必须对电机成品、半成品进行浸漆前后匝间耐压绝缘试验。 高压电机定子线圈在通风槽口及出槽口处,其绝缘表面的电场分布是极不均匀的。当局部场强达到一定数值时,气体发生局部游离,在电窝处出现蓝色晕光,产生电晕。电晕的发生伴随着热、臭氧、氮的氧化物的产生,这些对电机绝缘都是极其有害的。另外由于热固性绝缘表面与槽壁接触不良或不稳定时,在电磁振动的作用下,将引起槽内间隙火花放电。这种火花放电造成的局部温升将使绝缘表面受到严重侵蚀。这一切都将对电机绝缘造成极大的损害。
图 2-1 面积比较示意图
波形面积近似的与能量损失成正比,所以可以使用面积比较方法来判断线圈中的能量损耗,有效的检测线圈层间和匝间短路。
2.2.2 面积差比较
如图2-2 所示,在任意指定A~B 区间内对被测线圈测试波形和标准波形的Y 轴方向的差异值进行计算(积分计算的结果为A~B 区间内的阴影部分)和标准波形在此区间的面积比较,基准用百分比来设定。
图2-2 面积差比较示意图
面积差比较方法主要表现了电感量L的差异和能量的损耗,这个比较方法可以有效的检测标准线圈和被测线圈的电感量L的差异。
2.2.3 电晕放电比较
如图2-3 所示,与波形的差异无关,在任意指定的A~B 区间内,仅在被测线圈测试波形包含的电晕放电尖峰中检出高频成分进行无损提取,并将计算结果与设定值进行比较,判定电晕放电量是否合格,设定值是一个整数。
2-3 电晕放电示意图
2.2.4 相位差比较
如图2-4 所示,用户可以指定一个需要作比较的过零点,仪器判断被测线圈测试波形和标准波形在这个过零点的偏移量,然后和标准波形的振荡周期作比较,并用这两个量的百分比作为判断依据,基准用百分比来设定。如图中,A~B间是偏移量,C~D间是标准
波形振荡周期,设定的是比较波形的第三个过零点。
图 2-4 相位差比较示意图
F提示:仪器仅能设置第2~10个过零点,第一个过零点还不能反映线圈的实际性能,所以不予设置。在实际的相位差比较中,将会产生四种结果:PASS、FAIL、FAIL1和FAIL2。PASS 表示合格,FAIL 表示不合格;FAIL1 代表未找到过零点,即在被测线圈测试波形
上找不到所设定的过零点;FAIL2 代表在标准波形上找不到完整的周期,如图2-4,若要使相位差比较能够正常工作,应该保证第三个过零点的存在。
AN9692H匝间冲击耐压测试仪是数字式匝间冲击耐压测试仪,将标准线圈采集的振荡波形存储于仪器中,测试时将被测品的波形与标准波形进行比较,根据电晕量、面积、面积差、相位差等参数进行判别,可有效、灵敏的检测线圈的层间短路、相间短路、微短路、绝缘破损、铁心铁损大等问题。
艾诺AN9691H,AN9692H匝间冲击耐压测试仪适用于中小型电机(Y180以下)及防爆电机、分马力电机、微特电机、家用电器电机、水泵电机、电动工具等行业,用于检测电机绕组的匝间绝缘、电晕放电、局部短路、接线错误和圈数不均衡等故障。