局部放電測(cè)試儀主要檢測(cè)手段

局部放電是個(gè)復(fù)雜的物理過程，當(dāng)局部放電發(fā)生時(shí)，放電空間內(nèi)的電荷會(huì)產(chǎn)生移動(dòng)，使試品兩端出現(xiàn)脈動(dòng)電流。局部放電還伴隨著電磁波的輻射，這些射線能量大，在其作用下會(huì)使得高分子分解為單體，而某些射線會(huì)讓分子間產(chǎn)生交聯(lián)而導(dǎo)致材料發(fā)脆；同時(shí)，電子、正負(fù)離子等粒子的反復(fù)撞擊和復(fù)合會(huì)發(fā)射聲波和光。周圍介質(zhì)因受局部放電作用而分解出許多新的生成物，例如如果在支撐導(dǎo)體的固體絕緣子填充劑中有硅元素存在時(shí)，可能生成SiF4，這種生成物具有導(dǎo)電性，污染SiF6，從而降低其擊穿場強(qiáng)，終造成擊穿或閃絡(luò)。另外局部放電過程中生成的許多活性生成物，如臭氧、各種游離基因等，遇到水分就化合成硝酸和草酸等腐蝕絕緣體，進(jìn)一步劣化了絕緣性能。

局部放電能引起產(chǎn)生脈沖電流、超高頻的電磁波、超聲波以及多種氣態(tài)物質(zhì)，正是這一系列的物理效應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)，使得人們可以通過對(duì)這些物理量實(shí)施監(jiān)測(cè)以及對(duì)探測(cè)信息的融合分析就可以對(duì)局部放電進(jìn)行定位、故障分析等。

①脈沖電流法是目前技術(shù)成熟應(yīng)用廣泛的一種局部放電測(cè)試方法，電工委員會(huì)(IEC)于2000年專門針對(duì)此法制定了局部放電測(cè)量的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這也是wei一個(gè)有標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量方法。脈沖電流法通過檢測(cè)外圍測(cè)量回路的脈沖電流實(shí)現(xiàn)對(duì)局部放電的測(cè)量，測(cè)試電路主要有并聯(lián)法、串聯(lián)法和平衡法三種，受現(xiàn)場的實(shí)驗(yàn)條件限制，通常采用并聯(lián)法[f}l。該法可測(cè)得多種放電值來表征局部放電，包括視在放電電荷量、放電相位、放電次數(shù)、放電平均電流、放電能量和功率等，還可進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到各種二維和三維放電譜圖，能夠較全面的描述局部放電的狀態(tài)，因此廣泛應(yīng)用于各種電力設(shè)備的局放檢測(cè)。其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量的靈敏度高，局放量可以參照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)定，能得到放電的各種具體指標(biāo)。但脈沖電流法易受測(cè)量回路中檢測(cè)阻抗和放大器的影響，抗干擾能力較差；另外測(cè)量的頻率較低、頻帶較窄、包含的信息量較少，通常被用于絕緣器件的出廠試驗(yàn)以及其他離線測(cè)試。

②電磁波法通過天線傳感器接收局部放電過程輻射出的超高頻電磁波，早在20世紀(jì)20年代就已經(jīng)開始使用。人們?cè)缯J(rèn)識(shí)到局部放電的危害，并不是它對(duì)絕緣性能的破壞，而是對(duì)無線電通信系統(tǒng)的干擾，初的無線電干擾電壓法（RIV法）能定性的檢測(cè)出局放是否發(fā)生，這種方法被用于檢測(cè)電機(jī)線棒的局放情況和對(duì)沒有屏蔽層的長電纜進(jìn)行局放定位。RIV法測(cè)量的頻率較低，一般用窄頻測(cè)試，頻帶約為10kHz，除了西歐一些工廠由于歷史的原因繼續(xù)采用該法外，其他地方已經(jīng)使用得很少了?，F(xiàn)在的甚高頻（VHF）或超高頻（UHF）測(cè)試方法測(cè)量頻帶非常寬，可達(dá)幾GHz，這樣就有效地避開了工業(yè)現(xiàn)場中電暈、開關(guān)操作等多種電氣干擾，而且檢測(cè)的靈敏度也很高，能識(shí)別故障類型和定位。UHF法已成功應(yīng)用于GIS的局部放電在線監(jiān)測(cè)，VHF法也在發(fā)電機(jī)的局部放電在線監(jiān)測(cè)上得到使用。該法由于信號(hào)頻率較高，對(duì)數(shù)據(jù)采集設(shè)備和相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路要求很高，造價(jià)不菲，作為一個(gè)開關(guān)柜功能單元來講并不經(jīng)濟(jì)適用，不便于推廣應(yīng)用；另外受信號(hào)處理技術(shù)的限制，超高頻局放信號(hào)的調(diào)理難度較大，處理的數(shù)據(jù)量多，而嵌入式芯片的處理速度和存儲(chǔ)容量有限，目前還無法作為一種嵌入式監(jiān)測(cè)單位固化在開關(guān)柜上。

③氣相色譜法(DGA)是一種基于油中氣體成分分析的化學(xué)檢測(cè)方法，廣泛應(yīng)用于變壓器故障類型和故障程度的診斷。局部放電會(huì)使周圍的介質(zhì)分解出很多新的生成物，如SiF4、臭氧等，通過色譜柱、氣體傳感器檢測(cè)這些新的生成物的成分和濃度，進(jìn)而就能判別局部放電的程度。該方法簡單有效，準(zhǔn)確度高，能避開電磁干擾，在變壓器的故障診斷中得到大量使用。但氣相色譜法檢測(cè)過程耗時(shí)較長，不能監(jiān)測(cè)突發(fā)性故障；而且目前該法只能檢測(cè)局放是否發(fā)生，還不能反應(yīng)局部放電的類型和位置。

④超聲波法是利用局放產(chǎn)生的超聲波信號(hào)來對(duì)檢測(cè)局放的程度和位置，其常用頻帶是20k-220kHz，可以避開機(jī)械振動(dòng)噪聲，受電磁干擾小，而且靈敏度高，檢測(cè)時(shí)不用嵌入到設(shè)備內(nèi)部，不影響開關(guān)柜的正常運(yùn)行，比較適合在線監(jiān)測(cè)局部放電。另外隨著數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的數(shù)據(jù)采集卡*可以滿足采集超聲波信號(hào)的要求，因此本文選擇用超聲波來監(jiān)測(cè)開關(guān)柜局部放電。局部放電產(chǎn)生時(shí)可以當(dāng)成是一個(gè)點(diǎn)聲源向四周發(fā)射球面波，此時(shí)超聲波會(huì)向多個(gè)角度傳播，傳播路徑復(fù)雜，加上電氣設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜，導(dǎo)致超聲信號(hào)衰減嚴(yán)重而影響檢測(cè)靈敏度。這些問題的存在也為超聲波局部放電的檢測(cè)帶來一定的困難。

此外，光測(cè)法、射頻檢測(cè)法和介質(zhì)損耗分析法等也是電力設(shè)備常用的局部放電檢測(cè)方法，但由于受相關(guān)技術(shù)發(fā)展的限制和自身的局限，未能得到廣泛的應(yīng)用。