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DL 417 91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 7354一87(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1t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
2、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Dq是指在试品两端注人一定电荷量,使试品端电压的变化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(PC)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
3、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LT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if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1991一12一02批准1992一04一
4、01实施DI, 417一91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Zi-高压滤波器;C.一试品等效电容Cti锅合电容;Z一测量阻抗;Z调平衡元件;M测最仪器4门.飞第一种回路主要包括:a.试品等效电容C: ,b.合电容CkoC、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RC和RL电路,也可以由电阻、电感、电容组成RLC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。
5、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,也能适当提高测量回路的最小可测量水平。4.1.2测量仪器M3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Models(英国Robinson公司制造)及类似的测量仪器时,应使C、和C
6、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 dB时的一对(上、下限)频率;窄频带仪器分别自峰值下降6dB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DL 417一91L.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of=了2一了1宽频带仪器的Of与丸有同一数量级;窄频带仪器Af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
7、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=(30-200) kHz,Af=(5-15) kHz;当干扰较弱时,一般选用宽频带测量仪器,例如f二(10-50) kHzf:二(80-400) kHz。对于f,= (1-10) MHz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(PC)或数字显示并用。用示波屏是必须的
8、。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cck .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co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,pF;Q。一一电荷量,pC。5.2校准方波的波形校准方波的_t升时间应使
9、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 JAS,衰减时间通常在100 lcs到1 000 Ps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GB 7354-87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Qo=Loco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
10、验.当试品内部放电时,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,PC;L。一方波电压幅值,V;c。一一电容,pF;Kh一换算系数。4污fiDL 417一91为了使校准保证有一定的精度,C。必须满足CD10 pF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
11、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Zm两端,则指示系统响应为Po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10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
12、校准的功能。DL 417一91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ck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fC为有接法接线时,乙、与Ck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Ck与对地杂散电容C接近(以另一类同于C、的设备代替Ck或Ck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,一15. 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t7
13、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
14、后通常应静止48 f、后,方能进行试验d.钡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50,当试品允许放电量较低(如小于10 PC)时,则背景噪声水平可以允许到试.IP允许放电量的10000。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G3 1094-85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 min;然后试验电压升到U,。保持5s;最后电压降到Uz下再进行测量.保持30 min. UU。的电压值规定及允许的放电量为u=厅Um广厅
15、二U“U, = 1. 5Urt,/,了电TR下允许放电量Q10 .1 1 m,=,绝缘形式允许局部放电水平pC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. 3U,1.1 U韶液体浸溃固体视放电量100250l. lu,/丫3液体浸渍固体1O5O一相对相电压互感器I.32厂。1.1乙了。液体浸波固体1050一电流互感器和相对地电压互感器0,B Y,I.3U,1.1之声二石.液体浸,一10固体501.3。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
16、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二次绕组自励磁产生,以杂散电容C,取代揭合电容器Ck.其试验接线如图1J所示。外壳可并接在X,也可直接接地。以150 Hz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11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12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
17、110 kVJCC 1-220!JCC2-220容升电压4%8万一16%采用两组二次绕组串联励磁,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;20 pC;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;DL 417一91允许放电量:20 pCo如采用150 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13所示允许放电量为20 pC(现场测量)。!.赶业,知步勺图12抑制干扰的对称法接线图13接有Ck的试验接线6.13.2电流互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
18、容C,代替祸合电容LkI其接线如图14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60 kV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14电流互感器试验接线图15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. IUm/ N巧.,其中U。为设备最高工
19、作电压;允许放电量:20 pC;允许背景干扰水平:20 pC以下。如有合适的加压设备,则应按表2标准.允许放电量为20 pC(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48 h后才能进行试验。试验时以杂散电容L,取代祸合电容器Ck,试验接线如图16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16试验标准按第9条款中表弓进行DL 417一916.4.2图16变压器套
20、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,然后在下法兰对地之间串接测量阻抗Z, ,试验标准按第9条款中表5规定进行7局部放电测l时的干扰来源局部放电测量时的干扰主要有以下几种形式:电源网络的干扰。各类电磁场辐射的干扰。试验回路接触不良、各部位电晕及试验设备的内部放电。接地系统的干扰。金属物体悬浮电位的放电Cde8千扰的抑制抑制千扰措施很多。有些干扰,在变电所现场要完全消除往往是不可能的。实际试验时只要将干扰抑制在某一
21、水平以下,能有效测量试品内部的局部放电就可以了。这在很大程度上取决于测试者的分析能力和经验。8.18.1.1根据干扰来源与途径采取的抑制干扰措施电源滤波器在高压试验变压器的初级设置低通滤波器,抑制试验供电网络中的干扰。低通滤波器的截止频率应尽可能低,并设计成能抑制来自相线、中线(220 v电源时)两线路中的干扰。通常设计成二型滤波器,如图17给出的双二型滤波网络接线图。8.1.2屏蔽式隔离变压器试验电源和仪器用电源设置屏蔽式隔离变压器,抑制电源供电网络中的干扰,因此隔离变压器应设计成屏蔽式结构。如图18所示。L,$T1图17双n型滤波网络接线图图18屏蔽式隔离变压器和低压电源滤波器同时使用,抑
22、制干扰效果较好8.1.3高压滤波器屏蔽式隔离变压器DL 417一91在试验变压器的高压端设置高压低通滤波器,抑制电源供电网络中的干扰高压滤波器通常设计成T型或TT型,也可以1型。它的阻塞频率应与局部放电检测仪的频带检测仪相匹配图1,给出的这两种滤波器的接线图。图19高压滤波器的接线图(a) T型; (b) I型8. 1.4全屏蔽试验室全屏蔽试验系统的目的和作用是抑制各类电磁场辐射所产生的干扰。试验时所有设备和仪器及试品均处于一屏蔽室内。如图20所示全屏蔽试验室可用屏蔽室内接收空间干扰(例如广播电台信号)的信号场强,以及对试验回路所达到的最小可测放电量等指标来检验其屏蔽效果。屏蔽室应一点接地。8
23、. 2利用仪器功能和选择接线方式抑制干扰的措施平衡接线法R丫以fXJ LJ J l.LI比1(卜2.1肠M2。全屏蔽试验室试验接线LF-低压滤波器;HF-高压滤波器图21平衡法接线原理1、一辐射干扰;1,一电m干扰平衡接线法接线,能抑制辐射干扰、及电源干扰r,见图210干扰抑制的基本原理是:当电桥平衡时,干扰信号r7祸合到回路,电桥A,B两点输出等于零,即抑制了干扰。干扰抑制的效果与C、和C的损耗有关,若选择同类设备作为Ck,即称为对称法,则其损耗值非常接近,干扰抑制效果较好8.2.2模拟天线平衡法电磁波辐射干扰具有方向性。整个试验回路可视作一种环型天线,变化该环型天线(即变化辐射干扰波与环型
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