什么是無局放試驗?局部放電(Partial Discharge, PD)是電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部或表面存在的非貫穿性放電。無局放試驗就是在進(jìn)行高電壓耐壓試驗的同時,檢測試品內(nèi)部是否產(chǎn)生局部放電,并測量其放電量。因此,裝置必須滿足兩個核心功能:提供高電壓和檢測微弱放電信號。
一套完整的裝置通常由以下幾大部分構(gòu)成:高壓發(fā)生系統(tǒng):提供試驗所需的高電壓。
無局放試驗變壓器:這是核心高壓源。其本身采用特殊設(shè)計和工藝(如屏蔽、絕緣處理),使其在額定電壓下的局部放電量極小(通常要求<5pC或更低)。
調(diào)壓器:用于平滑地調(diào)節(jié)輸入電壓,從而控制高壓輸出。常用有電動調(diào)壓器、感應(yīng)調(diào)壓器,現(xiàn)代系統(tǒng)更多采用電子式調(diào)壓電源。
高壓濾波器:串接在變壓器輸出端,用于濾除電源和變壓器自身產(chǎn)生的高頻干擾,確保送到試品上的電壓是“干凈”的。
耦合檢測系統(tǒng):從試品回路中提取局部放電信號。
耦合電容器:為局部放電脈沖信號提供一個低阻抗的通道。其本身也必須是無局放的。
檢測阻抗:串聯(lián)在耦合電容器的接地端,將流過的脈沖電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號以供測量。
高頻電流互感器:套設(shè)在試品或設(shè)備的接地線上,用于檢測放電脈沖電流。
測量與分析系統(tǒng):對提取的信號進(jìn)行處理、顯示和判斷。
無局放檢測儀:系統(tǒng)的“大腦”。它能對檢測阻抗傳來的信號進(jìn)行放大、濾波、采集和分析,最終顯示出放電量、相位、次數(shù)等信息,并具備識別和抑制干擾的功能。
如何選型配置一、明確測試需求
這是所有工作的基礎(chǔ),首先明確。
試品類型:是變壓器、GIS(氣體絕緣開關(guān)設(shè)備)、電纜、互感器還是套管?不同試品的電容和測試回路差異很大。
最高試驗電壓:確定您需要測試的最高工頻AC電壓(如110kV/220kV變壓器所需的耐壓值)。裝置的額定電壓應(yīng)留有余量,通常是最高試驗電壓的1.1~1.2倍。
試品電容量:估算或計算試品的電容值(如電力電纜的電容很大)。這決定了高壓電源所需的額定容量(kVA)。
容量計算公式:P = ω × C × U² × 10?³ (kVA)
ω = 2πf (f=50Hz或60Hz)
C = 試品電容 (μF)
U = 試驗電壓 (kV)
要求的測量靈敏度:即需要檢測到的最小放電量(如≤5pC或≤10pC)。這決定了檢測儀的性能和整個系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計等級。
遵循標(biāo)準(zhǔn):明確需要遵循的國家或國際標(biāo)準(zhǔn)(如GB/T 7354, IEC 60270等),標(biāo)準(zhǔn)會對裝置性能有具體要求。
二、選擇高壓發(fā)生裝置
電壓和容量:根據(jù)第一步的計算結(jié)果選擇。例如,測試220kV電纜,要求電壓300kV,電容量0.5μF,則所需容量 P = 2×3.14×50×0.5×10??×300²×10³ ≈ 1413 kVA。因此需選擇額定電壓≥330kV,容量≥1500kVA的無局放變壓器。
三、考慮輔助與環(huán)境
屏蔽:預(yù)算必須包含屏蔽環(huán)境! 除非在偏遠(yuǎn)無干擾地區(qū),否則屏蔽室或屏蔽罩是必需品。
安全與保護(hù):確保系統(tǒng)有可靠的接地、圍欄、門聯(lián)鎖和緊急停機(jī)按鈕。
配置方案舉例案例:110kV電力變壓器出廠試驗
需求:
試品:110kV電力變壓器
試驗電壓:≤ 160kV (AC)
試品電容:≈ 10,000 pF (0.01 μF)
要求靈敏度:< 5 pC
標(biāo)準(zhǔn):GB/T 1094.3, IEC 60076-3
計算容量:
P = 2×3.14×50×0.01×10??×160²×10³ ≈ 80 kVA
推薦配置:
高壓系統(tǒng):150kV/100kVA 油浸式無局放試驗變壓器(電壓和容量均留有余量)。
調(diào)壓裝置:100kVA 電子調(diào)壓電源,實(shí)現(xiàn)平滑升壓和程控。
耦合裝置:200kV 無局放耦合電容器,100kV 檢測阻抗。
測量系統(tǒng):雙通道數(shù)字式無局放檢測儀,具備PRPD/PRPS分析功能。
環(huán)境:建議在專用電磁屏蔽實(shí)驗室內(nèi)進(jìn)行。
保護(hù):全套過流、過壓、閃絡(luò)保護(hù)系統(tǒng)。