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
中华人民共和国能源部1991-12-02批准 1992-04-01实施
1 主题内容
本导则主题内容是依据国家标准GB7354—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，利用交流电压下的脉冲电流法测量变压器、互感器、套管、耦合电容器及固体绝缘结构的局部放电。其测定的物理量为：
a.测定电力设备在某一规定电压下的局部放电量；
b.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1)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：1)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。
3.2 视在放电量1)q是指在试品两端注入一定电荷量，使试品端电压的变化量和局部放电时端电压变化量相同。此时注入的电荷量即称为局部放电的视在放电量，以皮库(pC)表示。
注:1)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量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，但通常可以认为这二个量在测量仪器上读到的响应值相等。
3.3 局部放电起始电压Ui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压值。
3.4 局部放电熄灭电压Ue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 试验回路和测量仪器
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。
4.1.1 第一种回路主要包括：
图1 局部放电测量的基本回路
(a)测量阻抗与耦合电容器串联回路；(b)测量阻抗与试品串联回路；(c)平衡回路
Zf—高压滤波器；Cx—试品等效电容；Ck—耦合电容；
Zm—测量阻抗；Z—调平衡元件；M—测量仪器
a.试品等效电容Cx。
b.耦合电容Ck。Ck在试验电压下不应有明显的局部放电。
c.测量阻抗Zm。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入仪器的频率响应。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Zf，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。
e.测量仪器M。
4.1.2 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Zm允许值，或试品的接地部位固定接地时，可采用图1(a)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Zf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Model5(英国Robinson公司制造)及类似的测量仪器时，应使Ck和Cx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：
图2 测量仪器的频带
(a)宽频带； (b)窄频带
a.下限频率f1上限频率f2其定义为：对一恒定的正弦输入电压的响应A，宽频带仪器分别自一恒定值下降3dB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。
b.频带宽度Δf：宽频带和窄频带两种仪器的频带宽度均定义为
Δf=f2-f1
宽频带仪器的Δf与f2有同一数量级；窄频带仪器Δf的数量级小于f2的数量级。
c.谐振频率f0：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f0。
4.2.2 现场测量时仪器的选择
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f0=(30~200)KHz，Δf=(5~15)KHz；当干扰较弱时，一般选用宽频带测量仪器，例如f1=(10~50)KHz，f2=(80~400)KHz。对于f2=(1~10)KHz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。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 视在放电量的校准
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Cx、Ck、Cs(高压对地的杂散电容)及Zm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U0的方波通过串接小电容C0注入试 品两端，此注入的电荷量为
式中 U0——方波电压幅值，V；
C0——电容，pF；
Q0——电荷量，pC。
5.2 校准方波的波形
校准方波的上升时间应使通过校准电容C0的电流脉冲的持续时间比1/f2要短，校准方波的上升时间不应大于0.1μs，衰减时间通常在100μs到1000μs 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Q0注入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GB7354—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Q0=U0C0注入试品两端，则指示系统响应为L′。取下校准方波发生器，加电压试验，当试品内部放电时，指示系统响应为L。由此则可得换算系数 Kh为
图3 直接校准的接线
(a)直接法测量的直接校准接线；(b)平衡法测量的直接校准接线
则视在放电量Q为
式中 Q——视在放电量，pC；
U0——方波电压幅值，V；
C0——电容，pF；
Kh——换算系数。
为了使校准保证有一定的精度，C0必须满足
式中 Cm——测量阻抗两端的等值电容。
5.4 间接校准
将已知电荷量Q0注入测量阻抗Zm两端称为间接校准，其目的是求得回路衰减系数K1。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 间接校准的接线
(a)直接法测量的间接校准接线；(b)平衡法测量的间接校准接线
图4中的Cs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K1，其方法是：接好整个试验回路，将已知电荷量Q0注入测量阻抗Zm两端，则指示系统响应为β。再以一等值的已知电荷量Q0注入试品Cx两端，则指示系统响应为β′。这两个不同的响应之比即为回路哀减系数K1，即
则视在放电量
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。
注：1)当杂散电容Cs的影响可忽略时，图4中的3种接线方式的回路衰减系数为
计算与实测表明，只要存有很小杂散电容Cs，则回路哀减系数K1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4中的3种校准接线的回路衰减系数Kls为
直接法接线时，Zm与Ck串联接线
直接法接线时，Zm与Ck并联接线
平衡法接线时，若Ck和Ck与对地杂散电容Cs接近(以另一类同于Cx的设备代替Ck或Ck的几何尺寸及对地距离，均与试品Cx接近)，则当电桥平衡时，分布电容Cs对称，Kls=1。
5.5 校准时的注意事项
5.5.1 校准方波发生器的输出电压U0和串联电容C0的值要用一定精度的仪器定期测定，如U0一般可用经校核好的示波器进行测定；C0一般可用合适的低压电容电桥或数字式电容表测定。每次使用前应检查校准方波发生器电池是否充足电。
5.5.2 从C0到CX的引线应尽可能短直，C0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一次，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48h后，能进行试验。
d.测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10pC)时，则背景噪声水平可以允许到试品允许放电量的100%。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。
图5 变压器局部放电试验的加压时间及步骤
6.2 变压器局部放电试验
6.2.1 试验及标准
国家标准GB1094-85《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U2下进行测量，保持5min；然后试验电压升到U1，保持5s；最后电压降到U2下再进行测量，保持30min。U1、U2的电压值规定及允许的放电量为
电压下允许放电量Q＜500pC
或 电压下允许放电量Q＜300pC
式中 Um——设备最高工作电压。
试验前，记录所有测量电路上的背景噪声水平，其值应低于规定的视在放电量的50%。
测量应在所有分级绝缘绕组的线端进行。对于自耦连接的一对较高电压、较低电压绕组的线端，也应同时测量，并分别用校准方波进行校准。
在电压升至U2及由U2再下降的过程中，应记下起始、熄灭放电电压。
在整个试验时间内应连续观察放电波形，并按一定的时间间隔记录放电量Q。放电量的读取，以相对稳定的最高重复脉冲为准，偶尔发生的较高的脉冲可忽略，但应作好记录备查。整个试验期间试品不发生击穿；在U2的第二阶段的30min内，所有测量端子测得的放电量Q，连续地维持在允许的限值内，并无明显地、不断地向允许的限值内增长的趋势，则试品合格。
如果放电量曾超出允许限值，但之后又下降并低于允许的限值，则试验应继续进行，直到此后30min的期间内局部放电量不超过允许的限值，试品才合格。利用变压器套管电容作为耦合电容Ck，并在其末屏端子对地串接测量阻抗Zk。
6.2.2 试验基本接线
变压器局部放电试验的基本原理接线，如图6所示。
图6 变压器局部放电试验的基本原理接线
图(a)单相励磁基本原理接线；(b)三相励磁基本原理接线；
(c)在套管抽头测量和校准接线 Cb—变压器套管电容
6.2.3 试验电源
试验电源一般采用50Hz的倍频或其它合适的频率。三相变压器可三相励磁，也可单相励磁。
6.2.4 “多端测量——多端校准”局部放电定位法
任何一个局部放电源，均会向变压器的所有外部接线的测量端子传输信号，而这些信号形成一种独特的“组合A”。如果将校准方波分别地注入各绕组的端子，则这些方波同样会向变压器外部接线的测量端子传输信号，而形成一种校准信号的独特“组合B”。
如果在“组合A”(变压器内部放电时各测量端子的响应值)中，某些数据与“组合B”(校准方波注入时各测量端子的响应值)相应数据存在明显相关时，则可认为实际局部放电源与该对校准端子密切有关(参见表1)，这就意味着，通过校准能粗略的定出局部放电的位置。
实际方法如下：
当校准方波发生器接到一对规定的校准端子上时，应观察所有成对的测量端子上的响应，然后对其它成对的校准端子重复作此一试验。其校准部位应在线圈的各端子与地之间进行校准，但也可以在高压套管的带电端子与它们的电容抽头之间进行校准(对套管介质中的局部放电进行校准)，也可以在高压端端子与中性点端子，以及在高压绕组和低压绕组各端子间进行校准。
成对的校准和测量端子的所有组合，形成一个“组合B”即“校准矩阵”，从而作为对实际试验读数进行判断的依据。
图7表示一台带有第三绕组的超高压单相自耦变压器的局部放电定位例子，校准和试验都是在表1所列的端子上进行的。将1.5Um这一行的试验结果与各种校准结果进行对比，显然可见，它和“2.1——地”这一行的校准响应值相关。这可以认为在2.1端子出现了约1500pC这一数值的局部放电，并且还可以认为局部放电部位约是带电体(2.1端子)对地之间。其结构位置或许在串联线圈与公共 线圈之间的连线上某一位置，也可能在邻近线圈的端部。
上述方法主要用在当一个局部放电源是明显的、而且背景噪声又较低的情况下，但并不是总出现这种情况。当需确定所观察到的局部放电是否发生在高压套管介质中时，可利用由套管出线端子与套管电容抽头间的校准来分析。这一校准与套管中的局部放电组合有密切关系。
表1 局部放电源与相应校准端子的关系
|
校准 |
通道 |
|||
|
1.1 |
2.1 |
2.2 |
3.1 |
|
|
任 意 单 位 |
||||
|
1.1——地2000pC |
50 |
20 |
5 |
10 |
|
2.1——地2000pC |
5 |
50 |
30 |
8 |
|
2.2——地2000pC |
2 |
10 |
350 |
4 |
|
3.1——地2000pC |
3 |
2 |
35 |
25 |
|
试 验 |
|
|
|
|
|
U=0 |
＜0.5 |
＜0.5 |
＜0.5 |
＜0.5 |
|
|
＜0.5 |
＜0.5 |
0.5 |
0.5 |
|
|
6 |
40 |
25 |
8 |
图7 用“多端子测量”和“组合”法来确定局部放电源的位置
6.2.5 现场试验
现场试验一般在下面3种情况下，需要进行局部放电试验：
a.新安装投运时。
b.返厂修理或现场大修后。
c.运行中必要时。
6.2.5.1 现场试验电源和推荐标准 现场试验的理想电源，是采用电动机—发电机组产生的中频电源，三相电源变压器开口三角接线产生的150Hz电源，或其它形式产生的中频电源。若采用这类电源，试验应按6.2.1条中的加压程序，试验电压与允许放电量应同制造厂协商。若无合适的中频或150Hz电源，而又认为确有必要进行局部放电试验,则可采用降低电压的现场试验方法。其试验电压可根据实际情况尽可能高，持续时间和允许局部放电水平不作规定。
降低电压试验法，不易激发变压器绝缘的局部放电缺陷。但经验表明，当变压器绝缘内部存在较严重的局部放电时，通过这种试验是能得出正确结果的。
6.2.5.2 现场试验工频降低电压的试验方法
工频降低电压的试验方法有三相励磁、单相励磁和各种形式的电压支撑法。现推荐下述两种方法。
a.单相励磁法
单相励磁法，利用套管作为耦合电容器Ck，其接线如图8所示。这种方法较 为符合变压器的实际运行状况。图8中同时给出了双绕组变压器各铁芯的磁通分布及电压相量图(三绕组变压器的中压绕组情况相同)。
图8 单相励磁的试验接线、磁通分布及电压相量
(a)C相励磁时的接线图；(b)各柱磁通分布示意图；(c)电压相量图
由于C相(或A相)单独励磁时，各柱磁通ΦZ、ΦB、ΦC分布不均，A、B、C(或AM、BM、CM)感应的电压又服从于E=4.44fWΦ规律，因此，根据变压器的不同结构，当对C相励磁的感应电压为UC时，B相的感应电压约为0.7UC，A相的感应电压约为0.3UC (若A相励磁时，则结果相反)。
当试验电压为U时，各相间电压为
;
当A相单独励磁时，各相间电压为
;
当B相单独励磁时，三相电压和相间电压为
单相电源可由电厂小发电机组单独供给，或以供电网络单独供给。选用合适的送电网络，如经供电变压器、电缆送至试品，对于抑制发电机侧的干扰十分有效。变电所的变压试验，则可选合适容量的调压器和升压变压器。根据实际干扰水平，再选择相应的滤波器。
b.中性点支撑法
将一定电压支撑于被试变压器的中性点(支撑电压的幅值不应超过被试变压器中性点耐受长时间工频电压的绝缘水平)，以提高线端的试验电压称为中性点支撑法。支撑方法有多种，便于现场接线的支撑法，如图9所示。
图9 中性点支撑法的接线图
(a)低压侧加压法；(b)中性点加压法
Cb—变压器套管电容；CK—耦合电容；T0—支撑变压器；C—补偿电容；
U0—支撑电压；Zm—测量阻抗；Tr—被试变压器
图9(b)的试验方法中，A相绕组的感应电压Uf为2倍的支撑电压U0，则A相线端对地电压UA为绕组的感应电压Ut与支撑电压U0的和，即
这就提高了A相绕组的线端试验电压1)。
根据试验电压的要求，应适当选择放电量小的支撑变压器的容量和电压等级，并进行必要的电容补偿。电容补偿的原则是根据励磁电流值来确定的。按图9接线，对一台15000kVA/220kV变压器实测时，若需施加150kV试验电压(相对地有效值)，则可选择支撑变压器参数为100kVA/50kV，此时补偿电容约为0.04μF。图9(a)接线的试验方法和原理与图9(b)基本相同。
注：1)由于线端电压提高，存在着套管和绕组分配这一对矛盾。因为，测定纵绝缘、相间绝缘的局部放电时要求有一定的试验电压，同时必须防止由于变压器套管承受过高的试验电压而产生套管绝缘的局部放电。若将套管内部绝缘局部放电视为变压器内部放电，则会产生很大的测量误差。
例如，若在试验电压下变压器套管有放电Qb，误认为是变压器内部放电时，则读数会大
倍，即有
式中 Qb——变压器套管的放电量；
CX——变压器线端侧视入的总电容；
Cb——变压器套管电容；
Qxb——由变压器套管放电Qb，误读为变压器内部放电量。
如取Cx=2500pF，Cb=250pF，以及套管有100pC放电量时，就有可能误读为变压器内部放电量达1000pC。
因此根据实际情况，应选择合适的试验电压。
6.3 互感器的局部放电试验
6.3.1 试验接线
互感器局部放电试验原理接线，如图10所示。
图10 互感器局部放电试验的原理接线
(a)电流互感器； (b)电压互感器
Ck—耦合电容器；C—铁芯；Zm—测量阻抗；F—外壳；
L1、L2—电流互感器一次绕组端子；K1、K2—电流互感器二次绕组端子；
A、X—电压互感器一次绕组端子；a、x—电压互感器二次绕组端子
电压互感器试验时，D或B点可任一点接地，当采用B点接地时，C、F能接D点就接D点，不能接D点则可接 B点(接地)。
6.3.2 试验及标准
国家标准GB5583—85《互感器局部放电测量》关于仪用互感器局部放电允许水平，见表2。
为防止励磁电流过大，电压互感器试验的预加电压，可采用150Hz或其它合适的频率作为试验电源。
试验应在不大于
测量电压下接通电源，然后按表2规定进行测量，最后降到
测量电压下，方能切除电源。
放电量的读取，以相对稳定的最高重复脉冲为准，偶尔发生的较高脉冲可以忽略，但应作好记录备查。
表2 仪用互感器局部放电允许水平
|
接地形式 |
互感器形式 |
预加电压 ＞10s |
测量电压 ＞1min |
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 |
电流互感器 和相对地 电压互感器
|
1.3Um |
1.1Um1) |
液体浸渍 固 体 |
视放电量 100 250 |
|
|
液体浸渍 固 体 |
10 50 |
|||
|
相对相电压互感器 |
1.3Um |
1.1Um |
液体浸渍 固 体 |
10 50 |
|
|
电 网 中性点有效 接 地 |
电流互感器 和相对地电 压互感器 |
0.8×1.3Um |
|
液体浸渍 固 体 |
10 50 |
|
相对相电压 互感器 |
1.3Um |
1.1Um |
液体浸渍 固 体 |
10 50 |
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二次绕组自励磁产生，以杂散电容Cs取代耦合电容器Ck，其试验接线如图11所示。外壳可并接在X，也可直接接地。以150Hz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。
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 |
110kV |
JCC1-220 |
JCC2-220 |
|
容升电压 |
4% |
8% |
16% |
图11 电磁式电压互感器试验接线
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；20pC；
预加电压：根据设备情况适当施加预加电压；
测量电压：
，其中Um为设备最高工作电压；
允许放电量：20pC。
如采用150Hz的加压设备，则应按表2标准，允许放电量为20pC(现场测量)。
接有耦合电容器Ck的试验接线，如图13所示。
图12 抑制干扰的对称法接线
图13 接有Ck的试验接线
6.3.3.2 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，杂散电容Cs代替耦合电容Ck，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压器串接(例如单级电压为60kV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15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
Tr—试验变压器；C—铁芯；F—外壳
图15 抑制干扰的平衡法接线
Cx—被试互感器；Cc—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：，其中Um为设备最高工作电压：
允许放电量：20pC：
允许背景干扰水平：20pC以下。
如有合适的加压设备，则应按表2标准，允许放电量为20pC(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，其下部必须浸入一合适的油筒内，注入筒内的油应符合油质试验的有关标准，并静止48h后才能进行试验。试验时以杂散电容Cs取代耦合电容器Cs，试验接线如图16所示。
图16 变压器套管试验接线
Cb—套管电容；L—电容末屏
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入油筒，其试验接线见图16。试验标准按第9条款中表5进行
6.4.2 耦合电容器(或电容式电压互感器)
耦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Zm，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Zm。
试验标准按第9条款中表5规定进行。
7 局部放电测量时的干扰来源
局部放电测量时的干扰主要有以下几种形式：
a.电源网络的干扰。
b.各类电磁场辐射的干扰。
c.实验回路接触不良、各部位电晕及试验设备的内部入电。
d.接地系统的干扰。
e.金属物体悬浮电位的放电。
8 干扰的抑制抑制干扰措施很多。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。
8.1 根据干扰来源与途径采取的抑制干扰措施
8.1.1 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(220V电源时)两线路中的干扰。通常设计成π型滤波器，如图17给出的双π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。
图17 双π型滤波网络接线图
图18 屏蔽式隔离变压器
屏蔽式隔离变压器和低压电源滤波器同时使用，抑制干扰效果较好。
8.1.3 高压滤波器
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L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19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)L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。
图20 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
k—辐射干扰；s—电源干扰
8.2 利用仪器功能和选择接线方式抑制干扰的措施
8.2.1 平衡接线法
平衡接线法接线，能抑制辐射干扰k及电源干扰s，见图21。
干扰抑制的基本原理是：当电桥平衡时，干扰信号
r、s耦合到回路，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Cx和Ck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天线的入射角)的方向，可有效抑制辐射干扰，其原理示意见图22。实际操作方法是用一根金属导线连接电容Cm(与Ck的电容量相等)，串接测量阻抗Zm，并接在Cx两端，成为一模拟天线，接通测量仪。不断变化模拟天线的方向，使测量仪显示系统的干扰信号指示最小水平，最后即以 此位置连接高压导线与耦合电容器Ｃk。模拟天线尺寸与实际测量时几何尺寸应尽 量相同。
图22 天线平衡法抑制干扰原理图
(a)原理示意图；(b)干扰方向判别示意图
图23 选通区抑制干扰信号示意图
C—选通区；I—干扰信号
图24 双环形屏蔽
8.2.3 仪器带有选通(窗口)元件系统 对于相位固定、幅值较高的干扰，利用带有选通元件的仪器，就可十分有效地分隔这种干扰，如图23所示。将选通元件与仪器的峰值电压表(pC表)配合使用，效果较好，即pC表只对选通区内的扫描信号产生响应。
8.3 高压端部电晕放电的抑制措施
高压端部电晕放电的抑制，主要是选用合适的无晕环(球)及无晕导电杆作为高压连线。不同电压等级设备无晕环(球)的尺寸举例，见表4及图24。高压无晕导电杆建议采用金属圆管或其它结构的无晕高压连线。110kV及以下设备，可采用单环屏蔽，其圆管和高压无晕金属圆管的直径均为50mm及以下。
表4 不同电压等级无晕环(球)的尺寸举例
|
电压等级kV |
无晕件 |
||||
|
双球形mm |
球形mm |
圆管形直径 mm |
|||
|
d |
H |
D |
D |
||
|
220 |
150 |
1050 |
810 |
750 |
100 |
|
500 |
200 |
1200 |
1600 |
1800 |
250 |
|
750 |
|
|
|
2500 |
300 |
实际试验时，可利用超声波放电检测器，以确定高压端部电晕或邻近悬浮体(空中或地面金属件)放电干扰源。这种超声波放电检测器是由一抛物面接收天线、转换器和放大器组成。
8.4 接地干扰的抑制
抑制试验回路接地系统的干扰，唯一的措施是在整个试验回路选择一点接地。
9 有关电力设备局部放电量的允许水平
有关电力设备局部放电量的允许水平，见表5。
表5 有关电力设备局部放电量的允许水平
|
设备名称 |
高压 施加 方式 |
预加电压 |
试 验 电 压 |
允许放电量pC |
标准的 来源4) |
备 注 |
||||
|
电压 kV |
时 间 s |
电压 kV |
时间 min |
交接 |
运行 中 |
|||||
|
220kV变压器1) |
外施、自激 |
见备注 |
见备注 |
(1)
|
30 |
(1)500 (2)300 |
- |
国家标准 GB1094.1—85《电力变压器》 |
预加电压要求是：在 |
|
|
110kV及以下油浸纸电流互感器2) |
外施 |
0.8×1.3Um |
10 |
|
＞1 |
10 |
20 |
国家标准GB5583-85《互感器局部放电测量》 |
(1)背景噪声允许水平为20pC(现场测量) (2)中性点有效搠地系统 (3)中性点非有效搠地系统详见 GB5583-85 |
|
|
110kV及以上油浸纸电压互感器2) |
外施、自激 |
0.8×1.3 |
10 |
|
＞1 |
10 |
20 |
(1)背景噪声允许水平为20pC(现场测量) (2)中性点有效搠地系统 (3)中性点非有效搠地系统详见 GB5583-85 |
||
|
套 管 |
油浸纸绝缘 |
外施 |
- |
- |
(1)
(2) |
- |
10 |
20 |
国家标准GB4109-83《交流电压高于1000V的套管通用技术条件》 |
(1)背景噪声允许水平为20pC(现场测量)
(2) |
|
气体绝缘 |
外施 |
- |
- |
|
- |
10 |
20 |
|||
|
耦合电容器 |
外施 |
0.8×1.3Um |
10 |
|
＞1 |
30 |
30 |
国家标准GB4705-84《耦合电容器及电容分压器》 |
|
|
|
固体绝缘互感器 |
外施、 自励 |
|
|
|
＞1 |
(1) 250 (2) 250 |
(1) 300 (2) 120 |
GB5583-85 |
(1)中性点有效接地系统 (2)中性点非有效接地系统详见GB5583-85 |
|
注：1)运行中的变压器，若无倍频或中频加压设备，在工频励磁时，测量电压应根据条件尽可能高，允许放电量与持续时间不作规定。
2)运行中的电流互感器，若无预加电压设备，预加电压和测量电压值见6.3.3条中规定。
3)运行中的电压互感器，若无预加电压设备，预加电压和测量电压值见6.3.3条中规定。
4)在“标准的来源”一栏中须注意：
a.国家标准GB1094-85《电力变压器》是适用于220kV及以上的变压器。国家标准GB4109-83《交流电压高于1000V的套管通用技术条件》中对于低于35kV的变压器套管和复合式套管是否需要进行局部放电试验，均由供需双方协议。
b.其余出自国家标准者，均未指明设备的电压等级。
c.国家标准一般指出厂试验，交接试验一般也按该标准执行。
d.运行中的标准是按原水利电力部颁发的《电气设备预防性试验规程》执行。
Um——设备最高工作电压。
Un——设备额定电压。
附 录 A
局部放电的波形和识别图谱
(补充件)
A1 前言
局部放电电气检测的基本原理是在一定的电压下测定试品绝缘结构中局部放电所产生的高频电流脉冲。在实际试验时，应区分并剔除由外界干扰引起的高频脉冲信号，否则，这种假信号将导致检测灵敏度下降和最小可测水平的增加，甚至造成误判断的严重后果。
在某一既定的试验环境下，如何区别干扰信号，采取若干必要的措施，以保证测试的正确性，就成为一个较重要的问题。目前行之有效的办法是提高试验人员识别干扰波形的能力，正确掌握试品放电的特征、与施加电压及时间的规律。经验表明：判断正确与否在很大程度上取决于测试者的经验。掌握的波形图谱越多，则识别和解决的方法也越快越正确。目前，有用计算机进行频谱分析帮助识别，但应用计算机的先决条件同样需要预知各种干扰波和试品放电波形的特征。现根据我国多年来的实际经验和国外曾经发表过的一些图谱，汇编成文，供参考。应该指出，所介绍的放电波形，多属处理成典型化的图形，不可能包含全部可能发生的内容。
A2 局部放电的干扰、抑制及识别的方法
图A1 干扰及其进入试验回路的途径
Tr—试验变压器；Cx—被试品；Ck—耦合电容器；Zm—测量阻抗；
DD—检测仪；M—邻近试验回路的金属物件；UA—电源干扰；
UB—接地干扰；UC—经试验回路杂散电容C耦合产生的干扰；
UD—悬浮电位放电产生的干扰；UE—高压各端部电晕放电的干扰；
IA—试验变压器的放电干扰；IB—经试验回路杂散电感M耦合产生的辐
射干扰；IC—耦合电容器放电的干扰
A2.1 干扰类型和途径
干扰将会降低局部放电试验的检测灵敏度，试验时，应使干扰水平抑制到最低水平。干扰类型通常有：电源干扰、接地系统干扰、电磁辐射干扰、试验设备各元件的放电干扰及各类接触干扰。这些干扰及其进入试验回路的途径见图A1。
a.电源干扰。检测仪及试验变压器所用的电源是与低压配电网相连的，配电网内的各种高频信号均能直接产生干扰。因此，通常采用屏蔽式电源隔离变压器及低通滤波器抑制，效果甚好。
b.接地干扰。试验回路接地方式不当，例如两点及以上接地的接地网系统中，各种高频信号会经接地线耦合到试验回路产生干扰。这种干扰一般与试验电压高低无关。试验回路采用一点接地，可降低这种干扰。
c.电磁辐射干扰。邻近高压带电设备或高压输电线路，无线电发射器及其它诸如可控硅、电刷等试验回路以外的高频信号，均会以电磁感应、电磁辐射的形式经杂散电容或杂散电感耦合到试验回路，它的波形往往与试品内部放电不易区分，对现场测量影响较大。其特点是与试验电压无关。消除这种干扰的根本对策是将试品置于屏蔽良好的试验室。采用平衡法、对称法和模拟天线法的测试回路，也能抑制辐射干扰。
d.悬浮电位放电干扰。邻近试验回路的不接地金属物产生的感应悬浮电位放电，也是常见的一种干扰。其特点是随试验电压升高而增大，但其波形一般较易识别。消除的对策一是搬离，二是接地。
e.电晕放电和各连接处接触放电的干扰。电晕放电产生于试验回路处于高电位的导电部分，例如试品的法兰、金属盖帽、试验变压器、耦合电容器端部及高压引线等尖端部分。试验回路中由于各连接处接触不良也会产生接触放电干扰。这两种干扰的特性是随试验电压的升高而增大。消除这种干扰是在高压端部采用防晕措施(如防晕环等)，高压引线采用无晕的导电圆管，以及保证各连接部位的良 好接触等。
f.试验变压器和耦合电容器内部放电干扰。这种放电容易和试品内部放电相混淆。因此，使用的试验变压器和耦合电容器的局部放电水平应控制在一定的允许量以下。
A2.2 识别干扰的基本依据局部放电试验的干扰是随机而杂乱无章的，因此难以建立全面的识别方法，但掌握各类放电时的时间、位置、扫描方向以及电压与时间关系曲线等特性，有助于提高识别能力。
a.掌握局部放电的电压效应和时间效应。局部放电脉冲波形与各种干扰信号随电压高低、加压时间的变化具有某种固有的特性，有些放电源(干扰源)随电压高低(或时间的延长)突变、缓变，而有些放电源却是不变的，观察和分析这类固有特性是识别干扰的主要依据。
b.掌握试验电压的零位。试品内部局部放电的典型波形，通常是对称的位于正弦波的正向上升段，对称地叠加于椭圆基线上，而有些干扰(如高电位、地电位的尖端电晕放电)信号是处于正弦波的峰值，认定椭圆基线上试验电压的零位。也有助于波形识别。但须指出，试验电压的零位是指施加于试品两端电压的零位，而不是指低压励磁侧电压的零位。目前所采用的检测仪中，零位指示是根据高压电阻分压器的低压输出来定的，电阻分压器的电压等级一般最高为50kV。根据高电位、地电位尖端电晕放电发生在电压峰值的特性，也可推算到试验电压 的零位，只要人为在高压端设置一个尖端电晕放电即可认定。高压端尖端电晕放电的脉冲都严格地叠加于正弦波的负峰值。
图A2 椭圆基线扫描方向识别
c.根据椭圆基线扫描方向。放电脉冲与各种干扰信号均在时基上占有相应的位置(即反映正弦波的电角度)，如前所述，试品内部放电脉冲总是叠加于正向(或反向)的上升段，根据椭圆基线的扫描方向，可确定放电脉冲和干扰信号的位置。方法是注入一脉冲(可用机内方波)，观察椭圆基线上显示的脉冲振荡方向(必要时可用X轴扩展)即为椭圆基线的扫描方向，从而就能确定椭圆基线的相应电角度，如图A2所示。
d.整个椭圆波形的识别。局部放电测试，特别是现场测试，将各种干扰抑制到很低的水平通常较困难。经验表明，在示波屏上所显示的波形，即使有各种干扰信号，只要不影响识别与判断，就不必花很大的精力将干扰信号全部抑制。
A3 局部放电的基本图谱
A3.1 基本图谱，见表A1。
表A1 局部放电的基本图谱
续表
A3.2 基本图谱说明，见表A2。
表A2 局部放电的基本图谱说明
|
类型 |
放 电 模 型 |
放 电 响 应 |
放电量与试验电压的关系 |
|
1 |
绝缘结构中仅有一个与电场方向垂直的气隙 |
放电脉冲叠加于正及负峰之前的位置，对称的两边脉冲幅值及频率基本相等，但有时上下幅值的不对称度3：1仍属正常 |
起始放电后，放电量增至某一水平时，随试验电压上升放电量保持不变。熄灭电压基本相等或略低于起始电压 |
|
2 |
绝缘结构中仅有一个与电场方向垂直的气隙 |
放电脉冲叠加于正及负峰之前的位置，对称的两边脉冲幅值及频率基本相等，但有时上下幅值的不对称度3：1仍属正常 |
起始放电后，放电量增至某一水平时，随试验电压上升放电量保持不变。熄灭电压基本相等或略低于起始电压，若试验电压上升至某一值并维持较长时间(如30min)，熄灭电压将会高于起始电压，且放电量将会下降；若试验电压维持达1h，熄灭电压会更大于起始电压，并且高于第一次(30min时)的值，放电量也进一步下降 |
|
3 |
(1)两绝缘体之间的气隙放电 (2)表面放电 |
放电脉冲叠加于正及负峰之前的位置，对称的两边脉冲幅值及频率基本相等，但有时上下幅值的不对称度3：1仍属正常。放电刚开始时，放电脉冲尚能分辨，随后电压上升，某些放电脉冲向试验电压的零位方向移动，同时会出现幅值较大的脉冲，脉冲分辨 率逐渐下降，直至不能分辨 |
起始放电后，放电量随电压上升而稳定增长；熄灭电压基本相等或低于起始电压 |
|
4 |
绝缘结构内含有各种不同尺寸的气隙(多属浇注绝缘结构) |
放电脉冲叠加于正及负峰之前的位置，对称的两边脉冲幅值及频率基本相等，但有时上下幅值的不对称度3∶1仍属正常。放电刚开始时，放电脉冲尚能分辨，随后电压上升，某些放电脉冲向试验电压的零位方向移动，同时会出现幅值较大的脉冲，脉冲分辨率逐渐下降，直至不能分辨 |
若试验电压上升或下降速率较快，起始放电后，放电量随试验电压上升而稳定增长，熄灭电压基本相等或略低于起始放电电压。如在某高电压下维持一定时间(如15min)，放电量会逐渐下降，熄灭电压会略高于起始电压(因浇注绝缘局部放电会导致气隙内壁四周产生导电物质) |
|
5 |
绝缘结构内仅含有一个扁平的气隙(多属电机绝缘) |
起始放电后，放电量随试验电压上升稳定增长。如电压上升及下降速率较快，熄灭电压等于或略低于起始电压；如在某高电压下持续一段时间(如10min)，熄灭电压和起始电压的幅值会降低，幅值略有上升 |
|
|
6 |
绝缘结构为液体与含有潮气的纸板复合绝缘。电场下，纸板会产生气泡，导致放电，进一步使气泡增多 |
如在某一高电压下持续1min，放电量迅速增长，若立即降压，则熄灭电压等于或略低于起始电压；若电压维持1min以上再降压，放电量会随电压逐渐下降。如放电熄灭后立刻升压则起始放电电压幅值将大大低于原始的起始及熄灭电压。若将绝缘静止一天以上，则其起始、熄灭电压将会复原 |
|
|
7 |
绝缘结构中仅含有一个气隙，位于电极的表面与介质内部气隙的放电响应不同 |
放电脉冲叠加于电压的正及负峰值之前，两边的幅值不尽对称，幅值大的频率低，幅值小的频率高。两幅值之比通常大于3∶1，有时达10∶1。总的放电响应能分辨出 |
放电一旦起始，放电量基本不变，与电压上升无关。熄灭电压等于或略低于起始电压 |
|
8 |
(1)一簇不同尺寸的气隙，位于电极的表面，但属封闭型 (2)电极与绝缘介质的表面放电，气隙不是封闭的 |
放电脉冲叠加于电压的正及负峰值之前，两边幅值比通常为3∶1有时达10∶1；随电压上升，部份脉冲向零位方向移动，放电起始后，脉冲分辨率尚可；继续升压，分辨率下降，直至不能分辨 |
放电起始后，放电量随电压的上升逐渐增大，熄灭电压等于或略低于起始电压。如电压持续时间在10min以上，放电响应会有些变化 |
A4 干扰波的基本图谱
A4.1 基本图谱，见表A3。
表A3 干扰波的基本图谱
续表
A4.2 基本图谱说明，见表A4。
表A4 干扰波的基本图谱说明
|
类型 |
干 扰 源 |
放 电 响 应 |
放电量与试验电压的关系 |
|
9 |
悬浮电位放电： 在电场中两悬浮金属物体间，或金属物与大地间产生的放电 |
波形有现两种情况： (1)正负两边脉冲等幅、等间隔及频率相同 (2)两边脉冲成对出现，对与对间隔相同，有进会在基线往复移动 |
起始放电后有3种类型： (1)放电量保持不变，与电压有关，熄灭电压与起始电压完全相等 (2)电压继续上升，在某一电压下放电突然消失；电压继续上升后再下降，会在前一消失电压下再次出现放电 (3)随电压上升，放电量逐渐减小，放电脉冲随之增加 |
|
10 |
针尖对平板或大地的气体介质 |
较低电压下产生电晕放电，放电脉冲总叠加于电压的峰值位置。如位于负峰值处，放电源处于高电位；如位于正峰处，放电源处于低电位。这可帮助判断电压的零位 |
起始放电后电压上升，放电量保持不变，惟脉冲密度向两边扩散、放电频率增加，但尚能分辨；电压再升高，放电脉冲频率增至逐渐不可分辨 |
|
11 |
针尖对平板或大地的液体介质 |
较低电压下产生电晕放电，放电脉冲总叠加于电压的峰值位置。如位于负峰值处，放电源处于高电位；如位于正峰处，放电源处于低电位。这可帮助判断电压的零位 一对脉冲对称的出现在电压正或负峰处，每一簇的放电脉冲时间间隔均各自相等。但两簇的幅值及时间间隔不等，幅值较小的一簇幅值相等、较密 |
一簇较大的脉冲起始电压较低，放电量随电压上升增加；一簇较小的脉冲起始电压较高，放电量与电压无关，保持不变；电压上升，脉冲频率密度增加，但尚能分辨；电压再升高，逐渐变得不可分辨 |
|
12 |
试品内部、试验回路中导电部分的接触不良 |
两簇脉冲位于试验电源零位的不规则的干扰脉冲，基本等幅，与电压成比例 |
放电量与电压成比例，有时接触处完全导通时会使干扰自行消除 |
|
13 |
回路中设备的铁芯磁饱和产生的干扰。其原因为： (1)磁密过高 (2)与回路的电容发生谐振 (3)检测仪频带在低限下频率的不稳定性 |
带有低频振荡的脉冲出现于时间基线上，振荡周期大于检测仪的分辨率 |
干扰脉冲幅值随电压上升，电压回零，脉冲即消失，与电压持续时间无关 |
|
14 |
(1)单个可控硅干扰脉冲 (2)6极水银整流器干扰 (3)旋转电机干扰 (4)荧光灯产生的干扰 |
响应特性的范围很宽，常有： (1)波形的位置上可以完全不规则或间断 (2)一个电压周波可出现1、2、3、4、6或12根间断彼此相等的单独脉冲 (3)试验电压与仪器电源的周波不很同步，干扰脉冲会在椭圆基线作定向等速移动 |
放电量与电压无关，电压降为零时，脉冲依然存在。受电源切断、短路、叠加负荷的影响，具有严格的时间对应关系，但不规则 |
|
15 |
调制或非调制的干扰波形有： (1)与无线电波调制 (2)调幅高频 (3)与检测频段相近的超声波干扰 |
通常来源于高频设备，如感应加 热器、超声波发生器等 |
_____________________
附加说明：
本导则由能源部高电压试验技术标准化委员会提出。
本导则由华东电力试验研究所负责起草。
本导则起草人：俞燮根
