對電力系統進行測量時,局放幅度和速率的測量可能會有很大的變化。系統的性質對結果的解釋有很大的不同。一種設備中非常糟糕的東西在另一種設備中可能只是可以接受的。因此,對局放活動的解釋必須考慮到所有可能影響結果的因素。最大的影響來自 局放活動的詳細位置。因此,例如,如果 局放起源于兩個金屬結構之間,其中一個沒有接地,那么這對于設備的使用壽命可能是無害的。但是,如果局放起源于絕緣高應力部分的空腔,那么這是非常嚴重的,必須進行處理以避免故障。因此,主要是 局放位點的位置決定了測量的 局放活性的“不良”。下88面列出了影響 局放測量權重的因素,以供指導。
法騰電力局部放電在線監測裝置
局放水平指南確實適用于中壓系統(通常為 11kV 和 33kV),因為處于較高電壓的工廠應無放電運行。電力系統應無排放運行的建議是一個非常好的建議,盡管在實踐中由于維護和運營預算有限,這通常不可行。此外,已知高壓設備中的某些絕緣類型比下面的其他絕緣類型更能抵抗局放活動(參見絕緣材料)。例如,眾所周知,中壓電機中的基于云母的絕緣材料能夠承受數萬甚至數十萬皮庫侖(10,000 到 100,000pC)的 局放活動,這是最具彈性的絕緣材料之一。高壓設備對大多數基于聚合物的絕緣具有高彈性,現在具有由 IEC 指南(至少在工廠/型式測試中)設定的標準,其 局放水平優于 10pC。很難看出排放量低于這個水平的正確安裝的設備會因絕緣失效而失效。所有其他故障模式都可以通過維護程序進行分類,因此目標應該是運行任何新系統無排放(這可以在調試階段進行測試,以提供“基線,安裝時”的 局放水平)。
局部放電產生的原因:
局部放電是指在電場作用下發生在絕緣體內局部區域中的放電現象,而絕緣體的整體部分并未發生貫穿性放電,仍然保持絕緣的性能。
在交變電場下,電場強度的分布與介質常數成反比。所以,如果在固體介質內含有氣泡時,氣泡內的電場強度要比周圍介質的高,而氣泡的擊穿強度比固體低得多,故氣泡首先放電,而其他介質仍然保持絕緣性能,這就形成了局部放電。
局部放電的特征:
Cc為氣泡的等效電容,Cb是與氣泡串聯的介質的等效電容,Ca是其他部分介質的等效電容。由于氣泡每次放電的時間都是很短的,約為10-8——10-7秒,即放電產生的脈沖頻率很高,因此忽略了各部分的等效電阻,只考慮其等效電容。
當氣泡放電時,放電便在這一區域產生了空間電荷,并形成了電荷積累,從而出現了一個與外加電場方向相反的內部電壓,這就使得氣泡放電變成斷續的過程,并出現一系列電脈沖。
介質內部氣泡的放電在正負兩個半周內基本上是相同的的,而且出現在試驗電壓幅值絕對值上升部分的相位上,電壓波過峰值的一段相位上沒有出現放電。但是當放電劇烈時,也會擴展到這一段相位上來。
局部放電的危害:
局部放電電離的電子、正負離子在電場的作用下,具有的能量一般都比高聚物的鍵能大,這些帶電質子撞擊到氣隙壁上,就可能打斷絕緣體的化學鍵;放電點上介質發熱可達很高的溫度,使絕緣產生熱裂解;局部放電過程中生成的許多活性生成物,而腐蝕絕緣體,使之介電性能劣化。
工作電壓
隨著電壓的增加,同樣大小的PD變得更加嚴重。這部分是因為在較大的電壓設備中應力趨于增加,部分是因為有更多的電壓可用,部分是由于幾何形狀。粗略的規則可能是對電壓電平進行線性加權。因此,33kV 系統中 50pC 的放電比11kV 系統中相同大小的放電造成的破壞性大三倍。同樣,這些取決于幾何形狀、局部放電事件的類型、位置等,但存在粗略的縮放比例。請注意,在傳輸電壓下,局部放電事件在很小的水平上是顯著的,并且往往更難以測量。中壓(例如 11kV)的測量可能是最容易進行的,因為信噪比往往更小。
放電類型
這些可以是由電介質或金屬限定的空腔、表面放電、分層介質中的局部放電、空氣中的電暈等。介質腔中的內部局部放電事件往往是最具破壞性的。來自局放事件的子產物保留在腔內。(這些可以是酸、腐蝕性化學物質,或者只是排放氣體中的活性元素)。沒有通風是可能的,像這樣的空腔幾乎總是以失敗告終。時間尺度是唯一的變量。這里的重要部分是局放事件對周圍絕緣造成的損害。
絕緣材料
絕緣材料很關鍵。因此,帶有瓷器和金屬部件的舊開關設備幾乎是堅不可摧的,除非老鼠窩將瓷絕緣子短路。在這種情況下,局放活動幾乎沒有影響。對于聚合物、紙、油、瀝青等,情況不再如此,劣化速度將取決于絕緣材料劣化的性質。劣化的途徑也將取決于材料。例如,在空氣絕緣開關設備中,表面放電會破壞材料的疏水性,結果表面會變濕,使電場變形,并導致電痕、腐蝕故障。
熱機械變化
負載(即溫度)的影響對放電的發展至關重要。溫度的變化可能僅僅是因為絕緣材料更熱。聚合物(熱固性和熱塑性塑料)在加熱時會變得更軟,對局放的抵抗力也會降低。然而,大量浸漬非排水 (MIND) 浸漬紙電纜隨著溫度的升高而改善,因為蠟基油更容易流入任何腔體。隨著組件的膨脹,溫度變化會在設備的機械運動中產生很大的變化。終端和連接處的運動就是一個很好的例子。這些移動可以使局放活動發生很大變化,具體取決于它們移動或扭曲了高壓區域的哪些部分。
機械運動
顯然,高壓系統中部件的運動會導致局放出現、增加或減少。分接開關選擇器、開關柜斷路器手車、接地觸頭、刀片開關等都可能導致設備發生變化,從而影響局放活動。對于電纜,外部損壞可能是最常見的故障原因。
環境條件
除溫度外,還有一些環境條件會影響高壓設備的性能。對于空氣絕緣開關設備,溫度和濕度的影響是局放活動損壞的重要組成部分。冷凝水是在空氣絕緣開關設備表面感應局部放電的重要部分。事實上,所有高壓設備都應避免結水。只有室外絕緣子設計用于在潮濕條件下運行,并且只能在完全通風的狀態下運行。所有其他設備應干燥運行。
在這些情況下,電平以 dB 為單位。在這些情況下,1mV 到 50Ohms 是 0dB 的電平。以下是高于噪聲和明顯局放活動的測量值。它們用于開關設備,適用于固體絕緣放電。
開關設備(固體絕緣)
此類別也適用于填充瀝青的電纜終端。
開關設備(空氣絕緣)
此類別也適用于干式電纜終端在表面或芯線之間在空氣中的放電。