直流局部放电测试技术在电容器老化判断中的应用

摘要

本文在有较强环境干扰情况下通过对电容器进行一系列直流局部放电试验，比较不同工作寿命的同批电容器的局部放电信号的典型差异，初步得出不同工作寿命的电容器的直流局部放电最大放电量和放电次数有较明显的差异。

1 前言

高压储能电容器放电单元的关键器件，在军事和民用两方面都有重要用途，仅仅通过打耐压等定性检测手段已不能满足实际的需求，实际上许多耐压合格的高压电器仍然存在于正常工作条件工作条件下绝缘破坏导致工作失效的现象。局部放电(PD)是在高压电气设备绝缘的某些薄弱环节中，在局部强电场的作用下发生的一种微弱放电现象，即绝缘介质尚未发生破坏性击穿，只有部分区域发生放电。发生局部放电说明电介质在局部点不够均匀或存在绝缘介质老化现象，因此记录局部放电的特性，就能评价各种绝缘装置的质量，并能揭示其局部缺陷和预测贮存寿命。这些局部缺陷，实际上不可能通过普通高压实验或某种典型特性(如介质损耗角正切、绝缘电阻、耐压强度、漏电流等)来定量判定的。而局部放电的指纹参量一般可与高压电器绝缘缺陷的大小很好的相互印证这样可以较准确的判断高压电器的绝缘缺陷情况和工作寿命，改变过去只能定性判断我所高压器件绝缘状况和不能预测工作寿命的局面，但对于不同的高压器件或绝缘装置这些指纹参量可能各不相同，需要大量局部放电测试数据和实验来研究判断和归纳总结 。

2直流局放的特征与测试技术。

2.1直流局放的特征

直流局部放电与交流局部放电相比存在一些明显的差别。根据文献6中图1，图2绝缘中局部放电模型可以推断，直流局部放电与交流局部放电有较大差异;这是由于发生交流局放时绝缘中场强E的分布与介质的介电常数成反比;发生直流局放时绝缘中场强E 的分布与介质的电阻率成正比。由于一般绝缘中介质的介电常数大于掺入物( 绝缘中的异物，如气泡等)的介电常数，介质的电阻率大于掺入物的电阻率，而介质的击穿场强一般大于掺入物的击穿场强，因此直流局部放电起始局放电压比交流局放高得多，发生的次数比交流局部放电发生的次数少许多，而且放电电荷也少得多，因此测试信号强度低，易被噪声信号淹没，这给直流局部放电测试带来很大的困难。

2.2直流局放的测试技术

局部放电的测试都是以局部放电所产生的各种现象为依据，通过能表述该现象的物理量的测量来表征局部放电的状态。因此测试的方法很多，有脉冲电流法( 测试两端电荷的变化)，电桥法+测试放电能量损耗)，无线电干扰电压法( 测试放电产生的无线电干扰电压)，以及许多非电检测法( 测试局部放电所产生的声、光、热、以及放电生成物等)。其中脉冲电流法的灵敏度最高，而且可以分别测得放电量、放电重复率、平均电流以及放电能量等，是最基本最广泛采用的一种方法。根据测试回路的特点，脉冲电流法又分为“ 直测法”和“ 平衡法”两种。本文即采用脉冲电流测试法中的直测法，即直接测试局部放电所产生的脉冲电流在检测阻抗两端响应的脉冲电压，测试回路见图!。图!属于并联检测回路，耦合电容的耐压比被测电容器高许多，并且几乎不产生内部局部放电，将耦合电容与检测阻抗串联，这样电路的检测阻抗得到较好的保护( 相比串联回路)。耦合电容的作用是将试品局部放电产生的脉冲信号耦合到检测阻抗上去，经选频放大后由测试电缆送局部放电测试仪上进行信号处理。

3直流局放试验

本文应用传统的电脉冲检测法对我所高压储能电容器进行了局部放电测试，由于屏蔽措施不具备，对环境噪声采取了回避的办法，对信号的分析以最大放电量和具有一定放电量的放电次数为准。测试接线图如图1。

测试时我们选取了同一批次同一型号的新电容器和已进行不同放电次数试验的电容器进行直流局部放电对比试验。对于环境噪声我们采取回避的方法，即通过对比测试无局放电容器和待测高压储能电容器的局部放电统计图，认为环境噪声在测试的一小段时间内是不变的。通过大量试验我们发现干扰绝大部分集中在固定的区域，判断测试结果时我们将该区域的信息不予考虑，只考虑其余区域的局部放电信息。图2给出了新电容器和已经进行1600 次放电试验的同型号同批次电容器的局部放电统计图，图的上半部分是测试当时的环境噪声测试图，下半部分为电容器局部放电测试图。从图2可以得到以下结论：

(1)通过图形比较，我们能初步判断储能电容器的新旧或使用程度，也能判断出不同电容器的电气性能的优良。

(2)具有一定放电次数的电容器与同型号同批次新电容器的局部放电统计参量有较大的区别，经过一定寿命试验后，由于电容器的绝缘介质老化，其最大放电量和具有一定放电量的放电次数都比新电容器大许多.

(3)通过对已进行一定寿命试验的电容器以及不同贮存时间的同型号电容器进行直流局部放电试验，可以建立最大放电量和具有一定放电量的放电次数与寿命次数或贮存时间的关系，为电容器的质量判断提供定量依据。

4结论

直流局部放电试验是一个要求很高的实验项目，我们在普通实验室条件下对电容器进行了一系列局部放电试验，试验结果表明直流局部放电的特征参数可以比较明显的区分不同工作寿命的电容器，为以后的进一步研究奠定基础。

参考文献

1成永红.电力设备绝缘检测与诊断.中国电力出版社,2001

2陈化刚. 电力设备预防性试验技术问答) 中国水利水电出版社，1988

3.肖如泉等.高电压试验工程) 清华大学出版社,2001

4王国利等.电力变压器局部放电检测技术现状和发展) 电工电能新技术2001

5.Reliability perfoemance of pulse discharhe capacitors.L.roger Edwards.Sandial National Laboratories.

6 葛景滂等. 局部放电测量)机械工业出版社,1984

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