局部放電的檢測方法

來源：揚州國浩電氣有限公司 2025年05月08日 07:07

GHPD1002開關柜局部放電測試儀

局部放電的檢測都是利用一定的設備測量伴隨著局部放電所產生的各種物理現象，通過檢測能相應的物理量來達到檢測局部放電的目的。局部放電的過程都伴隨著電荷轉移形成的電流，除此之外，還會產生的現象有：（1）發光，例如電暈放電過程中一般會有發光的現象產生。（2）發出聲波。一般認為，在放電的過程中由于電場力和壓力的作用下，空洞內的氣體會受到壓縮或者膨脹，從而引起局部體積的變化，向外部產生疏密波，即聲波。（3）發熱，大部分局部放電的過程中都會引起放電位置的局部溫度高于其他位置。（4）發出電磁波。通過實驗和現場的測試都發現，變壓器內的局部放電會激勵出較強的超高頻電磁波信號。（5）化學變化。在變壓器中，主要的絕緣物質就是變壓器絕緣油。局部放電時伴隨的大量能量的釋放，從而導致絕緣油發生化學變化。由于絕緣油是有機聚合物，所以化學反應時會放出二氧化碳，甲烷等氣體。針對這些伴隨發生的現象，研究人員開展的局部放電檢測的方法包括：脈沖電流檢測法、氣相色譜檢測法、超聲波檢測法、超高頻檢測法、光檢測法和紅外熱像檢測法等多種檢測方法。

脈沖電流法是通過檢測阻抗來檢測互感器、禍合電容器、套管、變壓器、及固體絕緣結構等的局部放電。其測定的物理量是電力設備在某規定電壓下的局部放電量，以及設備局部放電的熄滅電壓和起始電壓。具體測量的方法是將待測試品與耦合電容串聯，再將測量電阻串聯進待測設備的回路或是耦合電容的回路，用儀器檢測測量電阻的電壓變化，從而獲得電流脈沖的信號。該檢測方法的優點是靈敏度較高、能夠實時監測，而且可以獲得放電量信息、發生頻率以及發生局部放電時產生的放電能量等。因此這種方法使用的較為廣泛。但其缺點是電流信號容易收到現場各種條件的干擾，輸出信噪比較低，特別是在線檢測的系統當中，現場各種干擾可能淹沒局部放電信號，給后續信號處理過程中的信號發生識別和降噪帶來一定的困難。但隨著計算機技術的發展和新的數字信號處理算法的開發，以脈沖電流法為基礎的局部放電在線檢測系統性能將會有很大的提高。

超高頻檢測法是近年來研究較多的方法之一。其工作原理是通過測量300MHz至3GHz頻率的無線電磁波來檢測局部放電的發生。超高頻法可以提供在線的絕緣缺陷的診斷信息。并且由于接收器接收的無線電磁波頻率較高，所以抗干擾能力較強，輸出信號的信噪比較高。此外，通過在系統中應用3至4個超高頻傳感器，可以用三角測量法對局部放電實現定位。但是，超高頻方法也有其固有的一些缺點。例如對某些類型的局部放電監測效果較差，電暈放電發出的電磁波才達到300MHz。此外，信號在通過套管或者長距離的在絕緣油中傳播時衰減十分強烈。手機，電視發射站等工作在高頻率的電子設備對信號的干擾較強。當放電直接發生在絕緣油中時，發出的電磁波頻率只有幾百千赫，很難被檢測到。

氣相色譜檢測法是一種檢測局部放電過程中的化學變化的方法。在一些SF6電力設備當中，局部放電發生時會使SF6分解，同時釋放出SOF2，SO2F2等氣體。氣相色譜法就是通過檢測這些氣體的含量來判斷局部放電的程度和模式。此方法的優點是不受到電氣信號的干擾，而且局部放電都伴隨這化學變化的發生，經過穩定的放電，特征氣體的濃度逐漸上升，達到能夠相應的氣體傳感器檢測出來。但是它的缺點也十分顯著，這種方法的時效性較差，對局部放電的診斷要經過很長的時間，對突發性的故障缺乏響應能力。

超聲波檢測法是用超聲波傳感器接收電氣設備發生局部放電時產生的超聲波，由此來檢測局部放電的大小和位置。檢測系統通常是由一個或者幾個對局部放電所發出的超聲信號敏感的超聲波換能器構成。由于局部放電發生的位置距離各個超聲波傳感器的位置不同，所以可以超聲波信號到達各個傳感器的時間也不相同。根據不同傳感器之間的時間差，結合超聲波在相應介質中傳播的速度，就可以計算出局部放電的位置。由于聲波和電流以及電磁波有著不同的傳播路徑和特性，因此超聲檢測法受到的電氣干擾小，可以用超聲波實現定位也較為方便。但由于超聲波在電氣設備內部的傳播過程十分復雜，電氣設備內部的介質并不是均勻介質，影響超聲波的傳播路徑，造成在某些條件下不能夠實現定位。目前無法根據超聲波信號計算出局部放電的放電量。

紅外熱像法是紅外熱成像技術檢測局部放電的方法。當電力設備內部發生局部放電時，會產生大量的熱能并使局部的溫度升高，利用紅外線熱成像儀可以檢測局部區域的表面溫度升高的變化。這種方法對與局部放電的定性測量有著十分重要的意義，可以很方便的組成檢測系統。但是對于復雜的絕緣結構，紅外熱像法需要借助于計算機對獲得的圖像進行一定的分析和處理，提取有用的信息。其缺點是把用它進行定量研究還存在困難。

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