第3章特高频局部放电检测技术(5)

马达干扰 局放信号无工频相关性，幅值分布较为分散，重复率低。 雷达干扰 局放信号有规律重复产生但无工频相关性，幅值有规律变化。 除根据谱图特征来识别干扰外，还可依据信号位置来判断干扰。一般情况下，在设备盆式绝缘子上发现信号后，将传感器拿开朝向外侧，如果信号变强，很可能是外部的干扰。可以使用平面分法来定位外部信号。

图3-9 平面分法定位原理图

平面分法定位原理图如上图所示。首先将两个传感器按照相同朝向放置，移动两个传感器的位置，使示波器两个通道信号重叠，这时，信号源位于两个传感器中间的一个平面上。同样的方式在相对的方向上以及上下的方向上各确定一个平面，最终可查找的信号源的位置。

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干扰信号的主要排除手段有：

1、屏蔽带法。这是最常用最基本的一种抗干扰方法，主要用在不带金属屏蔽的盆式绝缘子上检测时消除外部干扰。检测时，如果发现有异常信号，采用由金属丝制成的屏蔽带，将除传感器放置位置外的盆式绝缘子其它外露部位全部包扎起来，使得外部干扰信号无法直接进入传感器，从而实现抗干扰的效果。这种方式简单，对检测灵敏度无影响，但是干扰较强时，信号仍可通过套管或其它盆式绝缘子处进入，抗干扰效果有限。

2、背景干扰测量屏蔽法。其原理是在被检测盆式绝缘子附近放置一背景噪音传感器，同时检测周围环境中的电磁波信号。软件自动分析来自盆式绝缘子上的信号与来自噪音传感器的信号，并与背景噪音传感器相同的信号滤掉，从而达到抗干扰效果。但是这种方式虽能达到抗干扰效果，但是由于外部干扰信号有可能与内部放电信号重叠使检测灵敏度降低，或内部存在较强放电时，因背景噪音传感器检测到的为内部辐射处的电磁波信号，导致误消除对检测结果造成很大影响。因此，一般情况下仅作为参考使用。

3、滤波器法。如较强的电晕信号，在300MHz以上幅值仍很高，对现场检测造成很大影响，可采用下限截止频率为500MHz的高通滤波器进行抑制；对于常见的手机通讯干扰则可采用900MHz的窄带阻波器进行抑制；此外还可使用窄带法检测，如采用300~600MHz避开高频干扰信号，或采用1GHz以上避开低频的干扰信号，但是需要注意的是，多数局部放电产生的电磁波信号主要集中在1GHz以下，因此尽量避免使用1GHz以上的高通滤波器抗干扰检测。 3.2.3 放电缺陷类型识别与诊断

不同类型缺陷产生的信号幅值不一样，危害程度也不一样，对应的特征谱图也不同。如幅值50dB绝缘内部放电，危害程度可能大于幅值100dB的悬浮电极放电。因此进行危害程度评估时，识别缺陷类型就显得特别重要。常见的典型缺陷包括：电晕放电、空穴放电、沿面放电、自由金属颗粒放电和悬浮电位放电。

1、绝缘内部空穴或沿面放电缺陷

该类缺陷主要由设备绝缘内部存在空穴、裂纹、绝缘表面污秽等引起的设备内部非贯穿性放电现象，该类缺陷与工频电场具有明显的相关性，是引起设备绝缘击穿的主要威胁。

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绝缘内部空穴放电通常用电容模型来表示，空穴自身视为一个电容C1,与空缺串联部分视为一个电容C2，其它正常部位视为电容C3，从而形成了局部放电典型的三电容分析模型。空穴放电是在电压上升沿时，气泡两端积累电荷，当电荷积累到一定程度时，气泡两端电压超过气泡击穿电压，从而引起放电，因此绝缘内部空穴放电一般都是发生在一、三象限。但是由于气泡在绝缘材料中，两端均为绝缘材料，因此，气泡两端积累电荷称为束缚电荷，不能自由移动。当某个部位发生放电后，只会将放电通道附近较少的电荷释放掉，放电量通常较小，放电产生信号高频含量少；放电后其它部分电荷仍然存在，在一个电源半波内仍会在气泡其它部位多次放电，放电间隔变化大；当气泡形状较规则时，电源正负半波放电波形对称，而当气泡形状不规则时，则正负半波放电波形不对称。其典型PRPS、PRPD谱图见图3-10。

图3-10 绝缘内部空穴或沿面放电典型谱图

2、悬浮电极放电缺陷

悬浮电极放电是指设备内部某一金属部件，与导体（或接地体）失去电位连接，存在一较小间隙，从而产生的接触不良放电。通常在产生悬浮电极放电时，悬浮部件往往伴随着振动，因此也可分为可变间隙的悬浮放电和固定间隙的悬浮放电。

首先分析固定间隙悬浮放电。固定间隙的悬浮电极可视为在电场中一个间隙很小的电容，悬浮部件和导体（接地体）分别为电容的两个极板。与绝缘内部气泡放电相同，悬浮放电过程也是当电压处于上升沿时，悬浮极板积累电荷，当电荷积累一定程度，间隙两端电压超过间隙击穿电压时，产生局部放电。因此，悬浮电极放电也放声在电源的第一、三象限。但是与绝缘内部空穴放电不同的是，悬浮部件为金属，其上面所带电荷为自由电荷。当间隙击穿时，悬浮极板上所带电荷会全部释放掉，因此放电量通常较大，高频含量很多；由于小间隙击穿电压接近恒定，因此在每次击穿前极板所带电荷基本一致，导致每次放电的放电量一致，即放电产生的脉冲幅值稳定；间隙击穿后，间隙绝缘逐渐恢复，然后重新积

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累电荷，其脉冲间隔较稳定，放电次数少；另外，当悬浮部件与导体（接地体）之间电场较为均匀时，一、三象限放电波形基本对称；当间隙电场为不均匀电场时，一、三象限放电波形不对称，均具有放电信号幅值较大的特征。其典型PRPS、PRPD谱图见图3-11。

图3-11 悬浮放电典型图谱

对于存在振动的可变间隙，由于振动时，振幅非常有限，对间隙影响不大，因此很短时间内的振动导致间隙改变的距离很小，其放电量仍可视为稳定。

3、电晕缺陷

该类缺陷主要由设备内部导体毛刺、外壳毛刺等引起，是气体中极不均匀电场所特有的一种放电现象。该类缺陷较小时，往往会逐渐烧蚀掉，对设备的危害较小，但在过电压作用下仍旧会存在设备击穿隐患，应根信号据幅值大小予以关注。

电晕放电往往只在尖刺呈负极性的半波产生。因此高压导体上的尖刺放电发生在电源的负半波峰值处，接地体（如GIS罐体）上的尖刺放电发生在电源的正半波峰值处。通常放电脉冲幅值不高，高频成分少，放电脉冲多，且随电压升高，放电量增大。但是，随着电压的升高，或者说尖刺较大时，另一个半波也会产生放电，但是放电波形与先出现的半波波形有着显著区别。其典型PRPS、PRPD谱图见图3-12。

图3-12 电晕放电典型图谱

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4、自由金属微粒缺陷

该类缺陷主要由设备安装过程或开关动作过程产生的金属碎屑而引起。随着设备内部电场的周期性变化，该类金属微粒表现为随机性移动或跳动现象，当微粒在高压导体和低压外壳之间跳动幅度加大时，则存在设备击穿危险，应予以重视。

当金属颗粒在电场力作用下跳动时，在跳起后，颗粒会在电场作用下积累电荷，但是由于颗粒往往较小，所带电荷非常有限，在落下接触罐体或碰撞其它颗粒前不会引起放电。当颗粒落下后，在接触罐体的一瞬间，会将自身所带电荷释放掉，形成一次较微弱的放电，放电量与放电瞬间电压相位有关。通常当放电瞬间电源处于峰值时，放电量最大。颗粒放电时间间隔与电源周期、电源相位无关，因此，放电信号往往较杂乱。PRPD谱图中，点呈现较均匀分布的两个峰的形状。其典型PRPS、PRPD谱图见图3-13。

图3-13 自由颗粒放电典型谱图

3.2.4 放电源定位

放电源的准确定位能够极大的方便缺陷元件的查找及放电类型的诊断，提高检修工作效率。放电源的定位往往和干扰信号的排除综合进行。特高频法的主要定位方法有幅值比较法、时差法、定相法、三维空间定位法等。

1、幅值比较定位法

幅值比较法的基本思路是距离放电源最近的传感器检测到的信号最强。当在多个点同时检测到放电信号时，信号强度最大的测点可判断为最接近放电源的位置。

幅值比较法的准确性往往受到现场检测条件的限制。当放电信号很强时，在较小的距离范围内难以观察到明显的信号强度变化，使精确定位面临困难。当设备外部存在干扰放电源时，也会在不同位置产生强度类似的信号，难以有效定位，同时也难以区分设备内部或外部的放电。

2、时差定位法

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