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局部放電的原因及其檢測(cè)方法

閱讀：26發(fā)布時(shí)間：2025-5-7

電力系統(tǒng)設(shè)備中的故障很多，在眾多故障之中對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備影響的就是局部放電。局部放電的存在會(huì)加速電力設(shè)備系統(tǒng)的老化，這種放電會(huì)擊穿絕緣層，導(dǎo)致絕緣氣體的泄漏。局部放電故障如果不及時(shí)處理，時(shí)間久了就會(huì)造成電力系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行故障，甚至癱瘓。所以局部放電線現(xiàn)象是一個(gè)不可忽視的隱患。局部放電是指電力系統(tǒng)的局部位置異常放電，但是沒(méi)有造成絕緣層的擊穿。局部磁場(chǎng)和電場(chǎng)的畸變或聚集都有可能導(dǎo)致局部放電的發(fā)生，它本質(zhì)上是電力系統(tǒng)設(shè)備故障的外在表現(xiàn)。局部放電所產(chǎn)生的光信號(hào)，電信號(hào)，磁場(chǎng)信號(hào)，以及熱信號(hào)，可以為判斷故障類型和故障點(diǎn)突破口。

局部放電所產(chǎn)生的光信號(hào)，電信號(hào)，磁場(chǎng)信號(hào)，以及熱信號(hào)可也表征出設(shè)備的絕緣劣化的情況，即設(shè)備不同的絕緣劣化情況會(huì)體現(xiàn)在其發(fā)生局部放電時(shí)的放電特征。用測(cè)量局部放電強(qiáng)度的方式來(lái)判斷電力系統(tǒng)設(shè)備的絕緣情況比其他方法要精確的多。局部放電己經(jīng)成為評(píng)價(jià)電力系統(tǒng)設(shè)備絕緣情況的重要標(biāo)準(zhǔn)，由于這一標(biāo)準(zhǔn)的合理性，被人們廣泛的接受。

以下電力系統(tǒng)設(shè)備的故障可能導(dǎo)致局部放電情況的發(fā)生：包括運(yùn)行過(guò)電壓、雷電波沖擊、諧波畸變等。設(shè)備本身的原因：包括絕緣材料不均勻、內(nèi)部存在空洞和雜質(zhì)、導(dǎo)體表面存在凸出部、絕緣強(qiáng)度的不足等。下圖為導(dǎo)致設(shè)備局部放電的因素。

導(dǎo)致設(shè)備局部放電的因素

局部放電檢測(cè)的方法多種多樣，其中最主要也是的有以下幾種：

1. 特高頻法：特高頻法顧名思義就是檢測(cè)局部放電發(fā)生時(shí)所產(chǎn)生的高頻電磁波。特高頻傳感器主要使用高通濾波器做成，局部放電發(fā)生時(shí)會(huì)產(chǎn)生高達(dá)3G赫茲的電磁波，這是由于絕緣層的厚度和絕緣能力都較高，當(dāng)發(fā)生高壓擊穿時(shí)會(huì)產(chǎn)生上升沿為一納秒的脈沖信號(hào)，所以會(huì)產(chǎn)生頻率相當(dāng)之高的磁場(chǎng)。而這些高頻電磁波又和低頻的電磁波相區(qū)別。低頻的電磁波主要是有電暈現(xiàn)象所產(chǎn)生的。只對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行采集就可以避免電暈等現(xiàn)象產(chǎn)生的影響。所以特高頻法的抗干擾能力較強(qiáng)，準(zhǔn)確度較高。利用特高頻法可以實(shí)現(xiàn)局部放電的判斷與檢測(cè)，以及故障點(diǎn)的定位。下圖為特高頻法的原理圖：

特高頻法示意圖

2. 超聲波法：超聲波檢測(cè)法檢測(cè)是物理量。當(dāng)電力系統(tǒng)局部放電發(fā)生時(shí)，會(huì)電離氣體分子，是氣體分子之間發(fā)生強(qiáng)烈的撞擊，這樣的話就相當(dāng)于分子之間產(chǎn)生了摩擦和碰撞。表現(xiàn)為壓力波的形式。這行壓力波呈周期性變化的是由于局部放電呈周期性變化。這樣的話局部放電就會(huì)轉(zhuǎn)換成一定的壓力波的形式供儀器采集。這些壓力波就是聲波，當(dāng)聲波范圍超過(guò)20千赫茲的時(shí)候，人耳就己經(jīng)聽(tīng)不出來(lái)變化了，稱為超聲波。當(dāng)局部放電的周期性變化加強(qiáng)時(shí)，對(duì)應(yīng)的超聲波的頻率也跟著加強(qiáng)，當(dāng)局部放電的電流增大時(shí)，對(duì)應(yīng)的聲波的幅值也會(huì)增加。采集超聲波信號(hào)就可以表征局部放電的特征。由于超聲波法采集的是物理信號(hào)，所以對(duì)高壓設(shè)備有著良好的電氣隔離，而且其定位準(zhǔn)確，但是超聲波法容易受到外部的干擾，如一些電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)出的聲響。下圖為超聲波法原理圖。

超聲波檢測(cè)法原理圖

3. 高頻電流法(羅氏線圈法)：高頻電流傳感器實(shí)際上就是一個(gè)電流互感器，但是這種互感器相對(duì)于普通的電流互感器的區(qū)別就是，它是由高頻磁芯制作而成。這也就使得高頻電流傳感器能夠測(cè)量高頻的磁場(chǎng)信號(hào)，從而感應(yīng)出一個(gè)變化的電流來(lái)表征局部放電的特性。當(dāng)電力系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)故障而產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象的時(shí)候，放電產(chǎn)生的高頻電磁場(chǎng)就會(huì)隨著電纜線四處擴(kuò)散。利用高頻電流傳感器就可以檢測(cè)出來(lái)設(shè)備有沒(méi)有局部放電現(xiàn)象的產(chǎn)生。

4. SF6氣體組解體組分法：GIS設(shè)備中往往沖著絕緣氣體六氟化硫，有時(shí)間一長(zhǎng)六氟化硫就會(huì)分解成四氟化硫，二氟化硫，二氟化二硫等多種氣體的混合物。由于局部放電的位置會(huì)產(chǎn)生六氟化硫的分解物，所以可以根據(jù)化學(xué)的方法來(lái)檢測(cè)又沒(méi)有局部放電的發(fā)生，這種方法簡(jiǎn)單快捷，能夠快速的判斷故障點(diǎn)所在的位置，且成本較低。

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