DL电力标准-DL 417-1991 电力设备局部放电现场测量导则.pdf
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1、中华人民共和国电力行业标准 D L 4 1 7 9 1 电力设备局部放电现场测量导则 1 主题内容 本导则主题内容是依据国家标准 GB 7 3 5 4 一8 7 ( 局部放电测量 规定的要求. 结合现场实际情况。 推 荐电气法局部放电试验的测量方法、 测量仪器和校准方法; 规定有关通用的试验程序; 给出识别试品内 部放电和外界干扰脉冲的图谱与说明。 2 适用范围 本导则主要适用于在变电所现场或试验室条件 下。 利用交流电1 t卜的脉冲电流法测量变1 - F : 器、 互感 器、 套管、 锅合电容器及固体绝缘结构的局部放电。其测定的物理量为: 测定电力设备在某一规定电压下的局部放电里; 测定电力
2、设备局部放电的起始电压和熄灭电压。 对长电缆的局部放电试验, 本导则不作介绍 在以本导则进行测量时, 根据不同试品, 应参照有关电力设备的国家标准或行业标准中的有关条款 规 定 。 3 名词术语 3 . 1 局部放电 是指设备绝缘系统中部分被击穿的电气放电 这种放电可以发生在导体( 电极) 附近, 也可发生在其它位置。 注: ll导体 电极) 周围气体中的局部放电有时称为“ 电晕” , 这一名词不适用于其它形式的局部放电 “ 游离” 是指原 子与分子等等形式的电离, 通常不应把“ 游离” 这一广义性名词用来表示局部放电口 I2 视在放电量D q是指在试品两端注人一定电荷量, 使试品端电压的变化
3、量和局部放电时端电压变 化量相同。此时注人的电荷量即称为局部放电的视在放电景。 以皮库( P C ) 表示 注功 实际上, 视在放电量与试品实际点的放电量并不相等, 后者不能直接测得。试品放电引起的电流脉冲在测墩 阻抗端子 上所产生的电压波形可能不同于注入脉冲引起的波形。 但通常可以认为这 _ 个量在测量仪器 卜 读 到的响应值相等 33 局部放电起始电压 L T是指试验电压从不产生局部放电的较低电压逐渐增加时 在试验中局部放 电量超过某一规定值时的最低电i f值。 3 . 4 局部放电熄灭电压 U 。 是指试验电压从超过局部放电起始电压的较高值逐渐下降时, 在试验中局 部放电量小于某一规定值
4、时的最高电压值 4 试验回路和测t仪器 4 . 1 试验回路 测量局部放电的基本回路有 3 种, 如图 1所示, 其中图 1 ( a ) , ( b ) 可统称为直接法测量回路: ( c ) 称 为平衡法测量回路。 中华人民共和国能源部 1 9 9 1 一 1 2 一 0 2批准1 9 9 2 一 0 4 一 0 1实施 D I , 4 1 7 一 9 1 图 1 局部放电测量的基本回路 ( 。 ) 测量阻抗与藕合电容器串联回路; ( b 测量阻抗与试品串联回路; ( C平衡回路 Z i -高压滤波器; C . 一 试品等效电容 C ti 锅合电容; Z 一 测量阻抗; Z 调平衡元件; M测
5、最仪器 4 门. 飞 第一种回路主要包括: a . 试品等效电容C : , b .合电容C k oC 、 在试验电压下不应有明显的局部放电。 c . 侧量阻抗 Z “测量阻抗是一个四端网络的元件, 它可以是电阻R或电感L的单一元件, 也可以 是电阻电容并联或电阻电感并联的R C和R L电路, 也可以由电阻、 电感、 电容组成R L C调谐回路。调 谐回路的频率特性应与测量仪器的工作频率相匹配。测量阻抗应具有阻止试验电源频率进人仪器的频 率响应。连接测量阻抗和测量仪器中的放大单元的连线, 通常为单屏蔽同轴电缆。 d根据试验时干扰情况, 试验回路接有一阻塞阻抗 Z, 以降低来自电源的干扰, 也能适
6、当提高测 量回路的最小可测量水平。 4 . 1 . 2 测量仪器M 3 种试验回路一般可按下面基本原则选择: a . 试验电压下, 试品的工频电容电流超出测量阻抗 2 。的允许值, 或试品的接地部位固定接地 时, 可采用图 1 ( 动试验回路。 b . 试验电压下, 试品的工频电容电流符合测量阻抗 Z 。 的允许值时, 可采用图 1 ( b ) 试验回路。 c试验电压下, 图 1 ( a ) , ( b ) 试验回路有过高的干扰信号时, 可采用图1 ( c ) 试验回路。 d . 当用 Mo d e l s ( 英国R o b i n s o n公司制造) 及类似的测量仪器时, 应使C 、 和
7、C 串联后的等效电 容值在测量阻抗所要求的调谐电容C的范围内 4 , 2 测量仪器 4 . 2 . 1 测量仪器的频带 常用的测量仪器的频带可分为宽频带和窄频带两种, 其由下列参数确定: a . 下限频率f、 上限频率 f , : 其定义为; 对一恒定的正弦输人电压的响应 A, 宽频带仪器分别自 一恒定值下降 3 d B时的一对( 上、 下限) 频率; 窄频带仪器分别自峰值下降6 d B时的一对( 上、 下限) 频 率, 如图2所示 图 2 测量仪器的频带 ( a )宽频带 : ( b )窄频带 D L 4 1 7一9 1 L . 频带宽度 0厂 : 宽频带和窄频带两种仪器的频带宽度均定义为
8、o f=了 2 一了 1 宽频带仪器的O f与丸 有同一数量级; 窄频带仪器 A f的数量级小十1 : 的数量级 4 . 2 谐振频率f : 窄频带仪器的响应具有谐振峰值, 相应的频率称为谐振频率九。 现场测量时仪器的选择 c.2 现场进行局部放电试验时, 可根据环境干扰水平选择相应的仪器。当干扰较强时, 一般选用窄频带 测量仪器, 例如f=( 3 0 -2 0 0 ) k H z , A f =( 5 -1 5 ) k Hz ; 当干扰较弱时, 一般选用宽频带测量仪器, 例如 f二( 1 0 -5 0 ) k H z f : 二( 8 0 -4 0 0 ) k H z 。对于f , = (
9、1 -1 0 ) MH z 的很宽频带的仪器, 具有较高的灵敏 度, 适用 于屏蔽效果好的试验室 4 . 2 . 3 指示系统 局部放电的测量仪器按所测定参量可分不同类别。 目 前有标准依据的是测量视在放电量的仪器, 这 种仪器的指示方式, 通常是示波屏与峰值电压表( P C ) 或数字显示并用。 用示波屏是必须的。 示波屏上显 示的放电波形有助于区分内部局部放电和来 自外部的干扰。 放电脉冲通常显示在测量仪器的示波屏上的李沙育( 椭圆) 基线上。测量仪器的扫描频率应与试验 电源的频率相同。 5 视在放电t的校准 确定整个试验回路的换算系数 K, 称为视在放电量的校准, 换算系数K受回路 c
10、c k . c , ( 高压对地 的杂散电容) 及 Z -等元件参量的影响。因此, 试验回路每改变一次必须进行一次校准。 5 . 1 校准的基本原理 视在放电量校准的基本原理是: 以幅值为U 。 的方波通过串接小电容c o 注人试品两端, 此注人的电 荷量为 Q 。 =乙 几 c , 式中: J 。一 方波电压幅值, V; c 。 一 一 电容, p F ; Q 。 一 一 电荷量, p C 。 5 . 2 校准方波的波形 校准方波的_ t 升时间应使通过校准电容c 。 的电流脉冲的持续时间比1 / 儿 要短, 校准方波的上升 时间不应大于。1 J A S , 衰减时间通常在 1 0 0 l
11、c s 到 1 0 0 0 P s 范围内选取。 目前大都选用晶体管或汞湿继电器做成小型电池开关式方波发生器。 作为校准电源。 5 . 3 直接校准 将已知电荷量 Q 。 注人试品两端称为直接校准, 其目的是直接求得指示系统和以视在放电量Q表 征的试品内部放电量之间的定量关系, 即求得换算系数K 这种校准方式是由国家标准G B 7 3 5 4 - - 8 7 局部放电测量 推荐的。 直接法和平衡法测量回路的直接校准电路, 如图3 所示, 其方法是: 接好整个试 验回路, 将已知电荷量Q o =L o c o 注人试品两端, 则指示系统响应为L 。 取下校准方波发生器。 加电压试 验. 当试品内
12、部放电时, 指示系统响应为L。由此则可得换算系数 K,、 为 Kh = L L 则视在放电量Q为 Q=C , C , K 式中: Q 一 视在放电量, P C; L 。一 方波电压幅值, V; c 。 一 一 电容, p F ; K h一换算系 数。 4污 fi D L 4 1 7一9 1 为了使校准保证有一定的精度, C 。 必须满足 C D 1 0 p F 式中 5 . 4 : C 。 测量阻抗两端的等值电容。 ( b) 图 3 直接校准的接线 ( a ) 直接法测量的直接校准接线; ( b ) 平衡法测最的直接校准接线 间接校准 将已知电荷量Q 。 注入测量阻抗 2 .二 两端称为间接校
13、准, 其目的是求得回路衰减系数K 。直接法和 平衡法测量回路的间接校准电路, 如图4 所示 图4中的C , 是高压对地的总杂散电容, 其值随试品和试验环境的不同而变化, 是个不易测得的不 定值。因此, 通常以测量的方式求得回路衰减系数K, , 其方法是: 接好整个试验回路, 将已知电荷量Q 。 注人测量阻抗Z m 两端, 则指示系统响应为P o 再以一等值的已知电荷量Q , 注人试品C 、 两端, 则指示系 统响应为尸。这两个不同的响应之比即为回路衰减系数K, , 即 图 4 间接校准的接线 ( a )直接法侧 量的间接校准接线 带 ( b ) 平衡法测量的间接校准接线 K, =脚尸 1 0
14、则视在放电量 0二UCK, 直接法校准时, 加电压试验的校准方波发生器需脱离试验回路, 不能与试品内部放电脉冲直观比 较。间接法校准时, 校准方波发生器可接在试验回路并能与试品内部放电脉冲进行直观比较因此, 目 前国内外的许多检测仪器均设计成具有间接校准的功能。 D L 4 1 7 一 9 1 注I )当杂散电容C 、 的影响可忽略时, 图 a中的 3 种接线方式的回路哀减系数为 一 1 一 c k 计算与实测表明, 只要存有很小杂散电容C , , 则回路衰减系数K, 会产生很大的误差, 因此在许多情况下杂散电 容是不能忽略的。此时图 9中的 3种校准接线的回路衰减系数 f C 为 有接法接线
15、时 , 乙、 与 C k串联接线 、 1, 一 , 一 决 百接法接线时, 乙1 与C 、 并联接线 K, . = 7一 ( 、 闷 、 平衡法接线时, 若 C 和 C k 与对地杂散电容C 接近( 以另 一 类同于C 、 的设备代替 C k 或 C k 的儿何尺 寸及对地 距离, 均与试品( 接近) , 则当电桥平衡时, 分布电容认 对称, K, 一1 5 . 5 校准时的注意事项 5 . 5 . 1 校准力 一 波发生器的输出电压t 7和串联电容C 。 的值要用一定精度的仪器定期测定. 如L 、 一般 可用经校核好的示波器进行测定; C, 一般可用合适的低压电容电桥或数字式电容表测定母次使
16、用前 应检杳校准方波发生器电池是否充足电【, 5 . 5 . 2 从C 。 到C 、 的引线应尽可能短直 C 与校准方波发生器之间的连线最好选用同轴电缆. 以免造 成校准方波的波形畸变。 5 . 5 . 3 当更换试品或改变试验回路任 一 参数时. 必须重新校准 6 电力设备的局部放电试验 6 . 1 电力设备局部放电试验前对试品的要求 a本试验在所有高压绝缘试验之后进行, 必要时可在耐压试验前后各进行次, 以资比较 b . 试品的表面应清洁干燥, 试品在试验前不应受机械、 热的作用。 c . 油浸绝缘的试品经长途运输颠簸或注油工序之后通常应静止 4 8 f、 后, 方能进行试验 d . 钡
17、组 定回路的背景噪声水平。背景噪声水平应低于试品允许放电量的 5 0 , 当试品允许放电量 较低( 如小于1 0 P C ) 时, 则背景噪声水平可以允许到试.IP 允许放电量的1 0 0 0 0 。 现场试验时, 如以上条件 达不到, 可以允许有较大干扰。 但不得影响测量读数 62 变压器局部放电试验 6 . 2 门试验及标准 国家标准 G 3 1 0 9 4 -8 5 电力变压器 中规定的变压器局部放电试验的加压时间步骤, 如图 5所示 其试验步骤为: 首先试验电压升到t . : 下进行侧量, 保持 5 mi n ; 然后试验电压升到U, 。 保持 5 s ; 最后电 压降到Uz 下再进行
18、测量. 保持 3 0 mi n . U U。 的电压值规定及允许的放电量为 u = 厅 U m 广 厅 二U “ U , = 1 . 5 U rt , / , 了 电T R 下允许放电量Q1 0 .1 1 m, = , 绝缘形式 允许局部放电水平 p C 电网中性点 绝缘或经消 弧线圈接地 t 电流互感器 和 相对 地 电压互感器 1 . 3 U, 1 . 1 U韶 液体浸溃 固体 视放电量 1 0 0 2 5 0 l . l u, / 丫3 液体浸渍 固体 1 O 5 O 一 相对相电压 互感器 I . 3 2 厂 。1 . 1 乙 了 。 液体浸波 固体 1 0 5 0 一 电流互感器和相
19、 对 地 电 压 互 感 器 0 , B Y , I . 3 U, 1 . 1 之 声 二石 . 液 体 浸 ,一1 0 固体5 0 1.3。 二 1. 1U ., , 体 浸 渍 :。 固体一5 。 注: 1 )只在制造厂与买主间协商后, 才能施加这些电压 试验期间试品不击穿, 测得视在放电量不超过允许的限值, 则认为试验合格。 6 . 3 . 3 现场试验 现场试验原则上应按上述标准与规定进行。 但若受变电所现场客观条件的限制, 认为必须要对运行 中的互感器进行局部放电时, 又无适当的电源设备, 则推荐按以下方法进行 6 . 3 - 3 . 1 电磁式电压互感器 试验电压一般可用电压互感器
20、二次绕组自励磁产生, 以杂散电容C , 取代揭合电容器C k . 其试验接 线如图1 J 所示。外壳可并接在X, 也可直接接地。以1 5 0 H z 的频率作为试验电源, 在次级读取试验电 压时, 必须考虑试品的容升电压。容升电压的参考值, 见表 3 图 1 1 电磁式电压互感器试验接线 当干扰影响测量时, 可采用邻近相的互感器连接成平衡回路的接线, 如图 1 2 所示, 被试互感器励 磁, 非被试互感器不励磁, 以降低干扰 表 3 容升电压的参考值 电压等级1 1 0 k V J C C 1 - 2 2 0!J C C 2 - 2 2 0 容升 电压4 %8 万一 1 6 % 采用两组二次绕
21、组串联励磁, 以减小试验的励磁电流 试验标准( 推荐值) 如下: 励磁方式: 两组二次绕组串联励磁; 允许背景干扰水平; 2 0 p C ; 预加电压: 根据设备情况适当施加预加电压; 测量电压: 1让 户厅 , 其中I 】 为设备最高工作电压; D L 4 1 7 一 9 1 允许放电量: 2 0 p C o 如采用 1 5 0 H : 的加压设备, 则应按表 2 标准, 接有祸合电容器 C 、 的试验接线, 如图 1 3 所示 允许放电量为 2 0 p C( 现场测量) 。 !.赶业, 知步勺 图 1 2 抑制干扰的对称法接线图 1 3 接有C k 的试验接线 6 . 13 . 2 电流互
22、感器 电流互感器局部放电试验. 试验电压由外施电源产生, 杂散电容C , 代替祸合电容 L k I 其接线如图 1 4 所示。互感器若有铁芯C端子引出, 则并接在B处。电容式互感器的末屏端子也并接在B处。外壳 最好接B , 也可直接接地。试验变压器一般按需要选用单级变旅器串接( 例如单级电压为6 0 k V的3 台 变压器串接) , 其内部放电量应小于规定的允许水平。 当干扰影响现场测量时, 可利用邻近相的互感器连接成平衡回路, 其接线如图巧 所示, 邻近相的互 感器不施加高压 图 1 4 电流互感器试验接线图 1 5 抑制干扰的平衡法接线 7 ,试验变压器(一铁芯; F 一外壳C 厂 被试互
23、感器; C一邻近相互感器 试验标准( 推荐值) 如下: 预加电压: 根据设备情况, 适当施加预加电压; 测量电压: 1 . I U m / N 巧. , 其中U 。 为设备最高工作电压; 允许放电量: 2 0 p C ; 允许背景干扰水平: 2 0 p C以下。 如有合适的加压设备, 则应按表 2 标准. 允许放电量为 2 0 p C ( 现场测量) 。 6 . 4 其它设备 6 . 4 . 1 套管 变压器或电抗器套管局部放电试验时, 其下部必须浸人一合适的油筒内, 注人筒内的油应符合油质 试验的有关标准, 并静止4 8 h后才能进行试验。试验时以杂散电容L , 取代祸合电容器C k , 试
24、验接线如 图 1 6所示 。 套管局部放电的试验电压, 由试验变压器外施产生, 可选用电流互感器试验时的试验变压器。试验 标准按第 9 条款中表 5 进行。 穿墙或其它形式的套管的试验不需放人油筒、 其试验接线见图1 6 试验标准按第9 条款中表 弓 进 行 D L 4 1 7 一9 1 6 . 4 . 2 图 1 6 变压器套管试验接线 C 卜 套管电容; L 一电容末屏 藕合电容器( 或电容式电压互感器) 祸合电容器的试验接线与套管相同, 有电容末屏端子的, 可利用该端子与下法兰之间, 串接测量阻 抗 2 。 , 下法兰直接接地。若无电容末屏端子引出的。 则需将试品对地绝缘, 然后在下法兰
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