《GB∕T 20833.1-2021 旋转电机 绕组绝缘 第1部分：离线局部放电测量.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《GB∕T 20833.1-2021 旋转电机 绕组绝缘 第1部分：离线局部放电测量.docx（105页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、ICS29.160.01K20中华人民共和国国家标准GB/T20833.12021/IEC60034-27-1:2017代替GB20833.12016旋转电机绕组绝缘第1部分：离线局部放电测量RotatingelectricalmachinesThewindinginsulation一PartIzOff-Iinepartialdischargemeasurements(IEC60034-27-1:2017,Rotatingelectricalmachines-Part27-1:Off-linepartialdischargemeasurementsonthewindinginsulation,
2、IDT)2021-03-09发布2021-10-01实施国家市场监督管理总局必国家标准化管理委员会发目次前言Ill引言V1范围12规范性引用文件13术语和定义24电机中局部放电性质35测量技术和仪器66测量可视化87试验回路108测量标准化149试验规程1610试验结果的评定19H试验报告23附录A（资料性附录）试验频率的参数对试验过程的影响25附录B（资料性附录）确定局部放电幅值的其他方法26附录C（资料性附录）其他离线局部放电检测和离线定位的方法29附录D（资料性附录）外部噪声、干扰和灵敏度30附录E（资料性附录）噪声抑制方法33附录F（资料性附录）局部放电数据和相位可辨识的局部放电图的评
3、价38附录G（资料性附录）完整绕组试验电路42附录H（资料性附录）宽带和窄带测量系统48参考文献50图1不同时间常数下耦合单元与局部放电脉冲的频率响应7图2局部放电量与测量电压的函数关系Q=f（UUlnX）8图3PRPD谱图示例9图4符合IEC60270的基本试验回路11图5完整绕组局部放电测量的试验回路12图6SL1试验回路的标准化15图7局部放电测量期间对试品施加的电压17图8局部放电源的辨识和定位示例22图B.1极化效应指标示例26图B.2A/D转换精度的影响及Q,的计算实例28I图D.l多个电流分量对试品再充电30图E1无相位窗遮蔽33图E.2有相位窗遮蔽33图E.3通过测量装置的脉冲
4、电流34图E.4噪声抑制的示例36图E.5抑制交叉噪声示例36图F.1局部放电图示例38图G.1星形和三角形连接的说明图，参见7.342图H.1宽带和窄带局部放电系统的典型脉冲响应49表1开路星形点连接图Sl12表2闭路星形点连接图S212表3开路星形点连接图El13表4闭路星形点连接图E213表5在高压测量的开路星点连接Il14表6在星点测量的开路星点连接1214表1闭路星形点连接图1314表A.1宜使用的最小测试时间和最大转换速率25表F.1旋转电机中主要局部放电源相关的危险性40Ilkqqw.GB/T20833旋转电机绕组绝缘分为4个部分：第1部分：离线局部放电测量；一第2部分：在线局部
5、放电测量；第3部分：介质损耗因数测量： 第4部分：绝缘电阻和极化指数测量。本部分为GB/T20833的第1部分。本部分按照GB/T1.12009给出的规则起草。本部分代替GB/T20833.12016旋转电机旋转电机定子绕组绝缘第1部分：离线局部放电测量，与GB/T20833.12016相比主要技术变化如下：一修改了标准适用范围和规范性引用文件（见第1章和第2章，2016年版的第1章和第2章）； 增加了术语和定义（见第3章）；一修改了电机中局部放电性质（见第4章，2016年版的第4章）； 修改了测量仪器的影响（见5.4,2016年版的5.4）; 修改了局部放电数据表达的最小范围（见6.2,20
6、16年版的6.2）;一增加了校准脉冲等级和允许误差（见7.1）; 修改了标准测量（见7.3.2和7.3.3,2016年版的7.3.2）;一增加了使用集成试验设备（见7.3.4）;一修改了绕组及绕组部件局部放电测量（见9.1,2016年版的9.1）;删除了电磁探头（见2016年版的9.2.2）; 修改了试验结果的评定（见10.1、10.2.1和10.3.1,2016年版的10.1、10.2.1和10.3.1）;一删除了附录在线局部放电测量（见2016年版的附录A）; 增加了试验频率参数对试验过程的影响（见附录A）;一增加了确定局部放电幅值的其他方法（见附录B）;T修改了离线局部放电检测和离线定位
7、的方法（见附录C,2016年版的附录B）;一增加了从接线端和星接中性点解释局部放电测量和感应放电/振动火花（见附录D）; 增加了完整绕组测量连接电路（见附录G）;修改了宽带和窄带系统（见附录II,2016年版的5.4）o本部分使用翻译法等同采用IEC60034-27-1:2017旋转电机第27T部分：绕组绝缘离线局部放电岬O与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下：GB/T73542018高电压试验技术局部放电测量QEC60270:2000,MOD);GB/T16927.12011高电压试验技术第1部分：一般定义及试验要求(IEC60060T:201(),MOD);GB/T
8、16927.22013高电压试验技术第2部分：测量系统(IEC60060-2:2010,MOD);-GB/T17948.4-2016旋转电机绝缘结构功能性评定成型绕组试验规程电压耐久性评定(IEC60034-18-32:2010,IDT);GB/T22720.22019旋转电机电压型变频器供电的旋转电机耐局部放电电气绝缘结构(II型)的鉴定试验(IEC60034-18-42:2017,IDT);IIlGB/T20833.22016旋转电机旋转电机定子绕组绝缘第2部分：在线局部放电测量(IEC/TS60034-27-2:2012JDT);GB/T20833.42021旋转电机绕组绝缘第4部分：绝
9、缘电阻和极化指数测量(IEC60034-27-4:2018,IDT)o本部分做了下列编辑性修改：一为与我国技术标准体系一致，将标准名称修改为旋转电机绕组绝缘第1部分：离线局部放电测量。本部分由中国电器工业协会提出。本部分由全国旋转电机标准化技术委员会(SAC/TC26)归口。本部分起草单位：上海电机系统节能工程技术研究中心有限公司、安徽省电机产品及零部件质量监督检验中心、山西电机制造有限公司、铜陵精达特种电磁线股份有限公司、卧龙电气驱动集团股份有限公司、山东华力电机集团股份有限公司、东方电气集团东方电机有限公司、哈尔滨大电机研究所、上海电器设备检测所有限公司。本部分主要起草人：张生德、赵云峰、
10、张文和、彭春斌、王国龙、张文斌、张跃、马赫然、陈阳、汪双灿。本部分所代替标准的历次版本发布情况为：GB/T208332007;GBZT20833.12016oIVqqw多年来，局部放电(PD)测量直是评估新绝缘结构的质量和绝缘结构老化状态的手段。它也被用作探测、定位电气绝缘绕组在运行过程中由动态应力激发的局部放电源。与其他绝缘测试方法(如介质损耗角或绝缘电阻的测量)相比，局部放电测量可识别绝缘结构内部的放电源。在电机的维护和检修方面，局部放电的测量和分析也可提供下列信息：绝缘结构是否存在老化或潜在缺陷：一老化进程；检修方式和大修间隔。虽然旋转电机的局部放电试验被广泛应用，但一些研究表明，不仅存
11、在不同的测量方法，而且标准和分析方法以及测量数据的最终评估也往往不同且不具可比性。因此，对于采用局部放电测量方法评估绝缘结构状态的用户，有必要提供一些指南。定子绕组局部放电试验可分为两大类：离线测量，定子绕组与电网隔离且使用独立的电源为绕组施加电压；在线测量，旋转电机接入电网且正常运行(IEC60034-27-2)O这两种方法各有利弊。尽管在线测量的方法在全球应用广泛且其对工业的价值已被证实，但本部分仅限于离线测量技术。考虑到该方法对于PD测试领域中的非专业人士的可用性，有必要对其充分简化。局限性：当对定子绕组进行局部放电测量时，有些外界因素不可避免地会影响测量结果。因此，只有在特定条件下，局
12、部放电测量才具有可比性。在生产制造或运行现场环境下，假如不采取减少噪声的措施，那么局部放电测量结果会受到影响。受测量频率带宽或降噪算法的影响，各类测量系统将PD信号从噪音中分离所采用的软硬件是有差异的。局部放电测量方法中将已测到的PD信号再转化为等效电荷的环节所采用的标准化测量校准设备也会影响测量结果。温湿度和试样的装配对PD结果影响较大。对于定子绕组而言，局部放电脉冲在传播过程中的衰减和弥散，取决于绕组的设计和脉冲信号的初始值。基于上述原因，确定电机绕组局部放电幅值的限值是很难的，例如生产或运行的验收标准。此外，绝缘结构劣化的程度和失效的风险取决于局部放电的类型以及在定子绕组绝缘中的位置，这
13、两者都会对测量结果产生很大影响。测试人员宜注意，本部分局部放电测量方法的原理，不是所有定子绕组有关的绝缘问题都可通过测量局部放电检测到(例如由于绝缘中不同组分间形成导电通道而不伴随脉冲信号的绝缘失效机理)o由于电子噪声的影响和其他干扰限制了检测的灵敏度，在实际应用中脉冲信号更难被探测到。对于单个线棒和线圈，由于测量设备和设置的差异，局部放电幅值的限值也很难规定。因此，本部分没有给出固定的限值。旋转电机绕组绝缘第1部分：离线局部放电测量1范围GB/T20833的本部分规定了旋转电机绕组绝缘离线局部放电测量的通用基础规范：测量方法和仪器；一一试验回路的布置；试验规程的标准化；一噪声的降低；一一试验
14、结果文件编制；一试验结果评价。本部分中描述的试验方法适用于槽部有或无防晕层电机的定子绕组，以及采用成型绕组或散绕绕组制造的电机定子绕组。在特殊情况下，本部分也适用于高压电机转子励磁绕组。测量方法适用于频率为0.1Hz400Hz的正弦交流电压下试验。参见附录Ao本部分给出的解释指南只有满足下述要求时适用：在50Hz/60HZ工频下或在45Hz65Hz的电源频率范围内进行测量；成型绕组及绕组组件，如线棒及线圈；一带有槽部防晕结构的绕组，通常对额定电压6kV及以上的电机有效。对于散绕绕组电机，无槽部防晕层的成型绕组，以及非工频下的试验，解释指南不适用。本部分离线局部放电测量规程可用于评估制造质量的一
15、致性或该类绕组的趋势，变频电机绕组也同样适用。注：I型绝缘结构低压电机测试的规定见IEC600如1841。II型绝缘结构高压变频电机的鉴定试验规程见IEC60034T8Y2（不包括可选测试部分）。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。IEC60034-18-32旋转电机第18-32部分：绝缘结构功能性评定成型绕组试验规程电压耐久性评定（ROtatingelectricalmachinesPart1832:Functionalevaluationofinsulat
16、ionsystems-Testproceduresforform-woundwindingsEvaluationbyelectricalendurance）IEC60034-18-42旋转电机第18-42部分：电压型变频器供电的旋转电机耐局部放电电气绝缘结构(II型)鉴定试验RotatingelectricalmachinesPart18-42:Partialdischargeresistantelectricalinsulationsystems(TypeII)usedinrotatingelectricalmachinesfedfromvoltageconvertersQualificat
17、iontestsIECTS60034-27-2旋转电机第27-2部分：旋转电机定子绕组绝缘在线局部放电测量(RotatingelectricalmachinesPart27-2:On-linepartialdischargemeasurementsonthestatorwindinginsulationofrotatingelectricalmachines)IEC60034-27-4旋转电机第27-4部分：旋转电机绕组绝缘的绝缘电阻和极化指数测量(RotatingelectricalmachinesPart27-4:Measurementofinsulationresistanceandpo
18、larizationindexofwindinginsulationofrotatingelectricalmachines)IEC60060-1高电压试验技术第1部分：一般定义和试验要求(High-VOltagetesttechniques一Part1:Generaldefinitionsandtestrequirements)IEC600602高电压试验技术第2部分：测量系统(High-VoltagetesttechniquesPart2:Measuringsystems)IEC60270:2000高电压试验技术局部放电测量(High-VoltagetesttechniquesPartia
19、ldischargemeasurements)3术语和定义IEC60270界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1局部放电partialdischarge;PD导体间绝缘仅被部分桥接的电气放电，这种放电会在导体附近发生也可以不在导体附近发生。3.2离线测ff-inoInBasureniont对处于停止状态且与电源系统断开的旋转电机进行测量。注：需要的试验电压由独立的电压源施加到绕组上。3.3在线测on-linemeasurement对处于正常运行状态的旋转电机进行测量。3.4端部防晕层stresscontrolcoating在高压定子线棒和线圈中，从槽部防晕层延伸出的主绝缘表面上的漆或带，
20、其作用是使表面电场均匀。注：端部防晕层使%a端部的电场强度降低至表面产生局部放电的临界值以下，端部防暴:层部分重叠于槽部防晕层以提供它打/间电气接触。15槽部防晕层conductiveslotcoating在线圈或线棒的槽内部分，与主绝缘紧密接触的导电漆或带，通常称作半导体涂层。注：该涂层与定子铁心良好的接触。3.6槽放电slotdischarges线圈或线棒槽部分的外表面和接地铁心叠片之间发生的放电。3.7内部放电internaldischarges绝缘结构内部发生的放电。3.8表面放电surfacedischarges在绕组端部或者电机绕组活动部分中绕组组分表面或者绝缘表面发生的放电。3.
21、9脉冲幅值分布pulsemagnitudedistributi在预先设定的测量时间内，一系列脉冲幅值等间距窗口内的脉冲数目。3. 10脉冲相位分布pulsephasedistribution在预先设定的测量时间内，一系列脉冲相位等间距窗口内的脉冲数目。3.11局部放电图谱partialdischargepattern局部放电幅值与交流周期相位的脉冲矩阵图，表征在预先设定的测量时间内的局部放电现象。注：可用另一种表示方式，例如频率和时间的关系图。3.12fi11couplingdevice通常是有源或者无源的四端网络，把输入电流转换成输出的电压信号。注：信号通过传输系统传输到测量仪器，通常耦合装
22、置频率响应的选择至少可以有效地阻止试验电压频率和i酶进入测量仪器。3.13局部放电耦合单元PDuplingunit一个低感高压耦合电容和一个低压耦合装置串联而成。3.14值复出现的最大局部放电值IargstrepeatedlyoccurringPDmagnitudeQm与每秒10个脉冲的局部放电脉冲重复率相关的最大幅值，它可以直接从脉冲幅值分布中推断出来。&其他重复率可用于定义QnK如果使用其他重复率，则需要说明，例如每秒50蜘个脉冲，即Qm礴K皿参见附3.15加权局部放电幅值weightedoccurringPDmagnitudeQi.e根据IEC60270,由测量设备记录的具有脉冲序列响应
23、的加权幅值。注：在本部分中，符号Q用作定义电荷Qn和Q。的符号。3.16噪声noise不是脉冲且不是由定子绕组产生的信号。3.17干扰disturbance不是局部放电但可能具有类似局部放电特性的脉冲信号。4电机中局部放电性质4.1 局部放电的基本原理通常，局部放电(PD)发生在绝缘材料介质性能不均匀的位置，在这些位置，局部电场强度会增强,由于局部电场强度过大，将导致局部击穿。该局部击穿不会导致整个绝缘结构的击穿。通常局部放电需要一定的气体空间来发展，例如填充在绝缘体内部、临近导体或者绝缘体分界面的气体孔隙。当一个不均匀的局部场强超过其击穿场强时，会出现局部放电，在施加电压的一个周期内会导致数
24、个局部放电脉冲产生。在使用云母绝缘的旋转电机中，不可避免地会有许多缺陷，例如出现在绝缘材料的孔隙和绕组绝缘分层处的老化部分。因此，测量到的信号往往是多个不同放电强度的局部放电源的叠加值。放电时转移的电荷量与相关材料的尺寸和材料特有的介电性能的不均匀特性密切相关，如表面性质、气体类型、气压等。定子绕组绝缘结构（如IEC60034T8-42中定义的II型电机）在运行中会有局部放电现象。因为含有无机云母组分，所以这种绝缘结构对局部放电具有天然的耐受性。然而，在电机中出现明显局部放电通常是绝缘缺陷的征兆，例如制造质量问题或者运行中的劣化，而这并非其失效的宜接原因。此外，还取决于特定条件下的局部放电源及
25、其幅值，它可能转化成为局部绝缘老化的重要因素。失效时间与局部放电水平无关，但与其他因素，例如运行温度、槽楔情况、污染程度等密切相关。特定局部放电测量和分析可用于新绕组和绕组部件的质量控制以及绝缘缺陷的早期检测，绝缘缺陷由运行中的热、电、环境和机械应力等因素引起。可导致绝缘故障。4.2 电机局部放电类型4.21 雌高压电机的绝缘结构中通常会出现局部放电，但局部放电的大小、数量和位置取决于电机的设计、材料、制造工艺、质量、运行环境和老化状况。对于特定的电机设计，所用绝缘材料的特性、制造方法、运行条件等能极大地影响局部放电的数量、位置、特征、发展趋势和意义。对于给定的电机，在大多数情况下，通过局部放
26、电的特征，可鉴别和区分不同的局部放电源，也可通过附加诊断测试和目视检查来验证。4.22 2内部放电4.221 内部孔隙虽然生产工艺的设计要使内部孔隙最小化，但是一般用于高压旋转电机的树脂浸渍云母带绝缘结构中不可避免的有孔隙存在。由于局部放电常见于高压电机中，因此绝缘结构中的云母只在规定的老化条件下确保电机的运行寿命。详细信息见IEC60034-18-32,4222内部分层主绝缘的内部分层可能是由于生产期间树脂浸渍不当或绝缘结构不完全固化或者在运行期间机械或热应力过大导致的。绝缘老化也会导致分层，而老化引起的分层通常是一个长期过程。因此，老旧绝缘结构中的分层是绝缘老化的明显标志。大的孔隙会形成一
27、个大的表面，该表面会引起相对能量高的放电，会严重地损坏绝缘。特别是分层会降低绝缘的热传导，导致加速老化。因此当评估局部放电时，要仔细考虑分层因素。4.223 绝缘导体和主绝缘的分离在导体和主绝缘之间（轴向）存在的空气或气体填充的细长间隙引发了分层局部放电。过热或极端的机械应力都会导致层与层之间大范围的分离。4.23槽放电在高压电机中，当部分槽部防晕层受损时，会产生槽放电。槽放电可能是由于防晕材料杂质引起的局部电场强度增大，或是由于槽内或槽口区域线圈/线棒的移动所造成，例如由于材料沉积、侵蚀、磨损，化学侵蚀或制造缺陷而导致槽楔失去压力。当线圈/线棒松动时，电磁力将使其在槽内振动，导致槽部防晕层和
28、绝缘磨损。在槽部防晕层已经发生局部损坏的情况下，接地金属电极（铁心槽部）与主绝缘表面之间就开始出现具有高脉冲幅值的局部放电点。这类放电主要发生在定子绕组中的线棒或线圈的端部商场强富处。局部放电通过侵蚀主绝缘导致其加速老化。严重时，线圈松动也会导致机械磨损。高压引起的槽放电会使绝缘受到侵蚀，在高压侧附近的线圈/线棒处更严重。因此，槽放电发生时，离线局部放电测量将提供不同的局部放电强度，有时会在出线端和中性点产生。电机在运行期间槽内线圈/线棒的振动可能是槽部防晕层损坏的最初状态，例如由于电磁力的作用导致线圈/线棒松动和线棒、线圈不紧固。在某些特定条件下，电机运行期间可能出现振动火花。这是由于电磁感
29、应电压引发的驱动电流间歇性中断造成的。虽然它不是局部放电现象，但在测量时也可能发生。当槽部防晕层因振动火花劣化时，槽放电可在电机停止运行后测量。振动火花是由磁场引起，这种现象主要发生在槽部出线端到中性点的线棒或线圈上，其现象可在绕组的两侧进行测量。进行比较测量时（包括图像分析）可观察到振动火花产生的现象。4.2.4绕组端部间隙与表面放电在绕组端部区域，电场强度高的位置可能出现局部放电，这样的放电常常出现在定子绕组端部不同部分之间的界面。如果设计界面欠佳、污秽、气孔、热效应等使绕组的端部防晕层失效，造成端部不均匀的电场梯度。这将导致其表面放电的持续发展从而逐步侵蚀绝缘和表面材料。虽然由于表面的影
30、响，局部放电会产生相对较快的变化，但通常这是慢速失效机理。局部放电可能会因受表面影响而产生相对较快的变化。另外，由于界面不够清洁，如端部支撑结构的部件，局部放电可能出现在相间，或者在绕组端部表面产生相对地放电。4.25外来导电物放电绕组被导电性杂质污染的部分会造成局部放电强度集中。这会导致绝缘的局部损坏。较大的金属件更具有破坏性，如损坏的螺栓或螺钉和遗忘的工具。除了局部放电集中和其潜在的破坏性影响以外，它还会导致对设备的二次冲击，例如金属碎片受磁场影响造成的机械磨损。这些可能会导致绝缘的局部损伤。4.3绕组内脉冲传播起初局部放电电流被认为是具有几纳秒上升时间的瞬间脉冲。对于高频谱的短时局部放电
31、脉冲，定子绕组表现为分布参数的试品，会出现行波、复杂的电容电感耦合和谐振现象，因此，要考虑局部放电脉冲的传播现象。由于行波信号的衰减、畸变、反射和相互耦合，在绕组端部记录的局部放电信号中的波形和幅值与起始点不同，故对解释旋转电机局部放电测量有以下几点重要说明：局部放电源到局部放电传感器的传输函数是未知的，它取决于定子绕组的频率响应，由电机的具体设计决定。因此，局部放电源的能量不能直接测量。定子绕组的高频传输状态取决于被测电机的特性和局部放电源的位置，这会改变定子绕组接线端的局部放电脉冲特征。一当行波通过绕组时，局部放电信号的特高频部分开始严重衰减，这与局部放电初始状态有关，在试品端部也许无法检
32、测到。由于上述几点的结果，定子绕组的设计和局部放电检测系统的频率响应特性（包含耦合装置）会显著影响局部放电测量仪检测的信号。5测技术和仪器5.1 侬因为局部放电电测法是评估旋转电机绕组绝缘最常用的方法，本章只涉及局部放电的电测法并与IEC60270保持一致。其他离线局部放电检测和定位的方法参见附录C。局部放电测量系统可以分为几个子系统：耦合装置、传输系统（如连接电缆或者光缆）以及测量仪器。通常，除某些信号可能衰减外，传输系统不影响回路特性，因此传输系统不用考虑。5.2 测系统频率响应的影响局部放电探测系统的频率响应，包括局部放电耦合单元，决定了能检测出多少来自绕组的局部放电信号能量。因此，系统
33、的频率响应，特别是所使用的耦合单元的类型，对检测的整体灵敏度有相当大的影响。由于下限和上限截止频率的不同，以下定性关系对测量完整绕组基本适用：一低频测量。不仅保证对线圈或者线棒中接近传感器的局部放电有很好的灵敏度，而且保证对源自于绕组中更远的局部放电也有很好的灵敏度。然而，低频率范围会受到噪声和干扰的影响。一特高频测量。只能获得全部局部放电能量非常小的部分，因此仅对非常接近传感器的起始信号有较好的灵敏度，但该频率范围较少地受到噪声和干扰的影响。为了获得来自完整绕组局部放电合适的灵敏度，对于离线局部放电测试宜使用宽带局部放电测量系统，根据IEC60270,下限截止频率宜在几十千赫兹范围内。宜注意
34、，根据绕组的设计和所用的测试配置，在局部放电测量装置的频率范围内可能会出现谐振现象，因此这也会影响局部放电测量结果。5.3 局部放电耦合单元的影响定子绕组离线局部放电测量和绕组部件局部放电测量常常使用电容性耦合单元，它由高压电容和低压耦合装置串联构成。当测量单个绕组时，耦合装置也可以与试品串联（如图4b）,低压耦合装置连接至传输系统。高压电容、耦合装置、传输系统以及测量系统的输入阻抗表现为高通滤波器，因此，增加输入阻抗或者电容值会增加灵敏度。图1显示了理想化局部放电脉冲的频率响应与不同局部放电耦合单元之间的传输函数，耦合单元有一个高压电容器，低压侧有电阻性测量阻抗ZIn=R。图1中标出的局部放
35、电脉冲和耦合单元频谱的重叠部分，表示5ns的RC时间常数能测到的信号能量。实际情况下，由于受寄生电感L和电容C影响，该系统表现出带通滤波器的特性。qqw说明：局部放电耦合单元的时间常数Zm=R:t=RC;下限截止频率：fi=l(2nRC)注：加测量Ifflt耦合电容。图1不同时间常数下耦合单元与局部放电脉冲的频率响应当局部放电脉冲通过绕组传播，特别是在较高频率时，会出现衰减和弥散。因此在较低频率范围内，具有下限截止频率的测量系统，常常为整个绕组局部放电测量提供很好的灵敏度。当测量单个绕组时，高压耦合电容连接到铜导体。耦合装置可以与耦合电容串联，如果耦合电容与地隔离，则耦合装置与测试对象的接地引
36、线相连。对于完整绕组局部放电测量，耦合单元连接到电机端或者直接连接到机座内部的绕组导体上。以下低压耦合器件通常与高压电容器组合使用：RLC滤波器或四端网络(见IEC60270),其中，电感有助于抑制电源频率分量；一一高频电流互感器(RF-CT),将测量装置与高压电流回路电位隔离。与对地电缆连接的RFYT可做为独立的耦合装置。当使用光纤信号传送时，耦合装置也可安装在电容HV侧。5.4测仪器的影响最初的局部放电测量仪器采用模拟电路，模拟设备输出的是标量值，它是局部放电脉冲序列对滤波器和检测电路的响应。因为局部放电为随机现象，该标量值随时间波动。IEC60270和3.14及3.15定义的局部放电幅值
37、是处理标量值的两种方法。通过数字化处理，可使用较复杂的方式从信号中提取更多信息。数字电路应用于很多领域，而且存在许多变化，其主要优点是分离局部放电脉冲。大多数系统中，是作为时间和幅值的分离。事实上，许多现代化的局部放电采集系统引入了两项局部放电幅值的设置：触发等级以及有限积分时间。触发器具有和示波器有同样的功能，即避免处理低电平信号。影响测量仪器的滤波带宽的描述参见附录H及IEC60270o6测可视化6.1 雌事实上对绝缘结构进行评估，宜对第5章描述的测量装置记录的局部放电数据进行适当的处理。由于绝缘结构的损害程度以及由此造成的失效，与局部放电源的特殊性质直接相关，因此有必要获得关于被测局部放
38、电源类型的可靠信息。6.2 局部放电数据表达的最小范围为了评定局部放电情况，假定局部放电量高于噪声和干扰，则应至少使用以下典型的局部放电测量参数：局部放电幅值；试验电压(有效值)或1/J2试验电压的峰值；测试电压频率。局部放电量，即最大的重免出现的量值，能用电压(InV)或者视在电荷(pC)表示，并能按照TEC60270确定其数值。原则上，用于确定局部放电量的测量单元是任意的。局部放电量(Q)与施加在绕组或者绕组元件上的测量电压(U)有关，从这两个参数获得的曲线中，无论升高和降低电压，二者的关系可以表示为函数Q=f(U)O根据9.1.5,试验电压以连续或者合适的阶梯增加至规定的最大值，然后降至
39、最小试验电压。当获得局部放电图时，其可用于排除来自绕组外部的噪声和信号的测量。此外，局部放电图可用于定位局部放电源位置。另外，根据IEC60270,从图2中的曲线Q=f(U),能测定试品局部放电起始电压U(PDlV)和局部放电熄灭电压U。(PDEV)0局部放电起始电压和局部放电熄灭电压与局部放电量给定的较低阈值有关。该程序通常适用于车间和以开发为目的的单一样品线棒测试。7.1中进一步给出了定义阈值的做法。图2是Sf(U)曲线的示例。一般以电压为横坐标、局部放电量值为纵坐标，横坐标为线性刻度，要将电压预先规定至参考值，例如最大试验电压UmX,以便于比较。局部放电量对应的轴可能是线性的或者是对数的
40、刻度。PDIVPDEV噪声和F扰图2局部放电与试验电压的函数关系Q=f(U/IhlX)6.3表征局部放电数据的其他方法6.3.1 雌当使用数字局部放电测量装置时，能捕获在测量时间内发生局部放电时一系列局部放电脉冲的视在电荷qi、t;时刻的瞬时电压u;或者工频试验电压周期对应的相位角6。不同情况下，使用合适的测量装置记录局部放电值并存储以便后续采用适当的方法分析。根据IEC60270,还能从局部放电数据中得出其他量，如累积电荷、放电电流、平方率、放电功率和放电能量。然而，由数字系统导出的局部放电参量取决于试验期间仪器的具体设置，例如触发水平等。通过在随后的分析中采用合适的图表，能够将局部放电测量
41、可视化，进而可以评估绝缘结构的状态。对于某次测量的局部放电参数，无论是用局部放电参数的统计分布、相位分辨或者时间分辨表示，还是所谓的特定参数的散点图（如脉冲高度分布、脉冲相位分布、离散相位脉冲高度分布、脉冲序列示波图、局部放电分布图等等），都是殊途同归的。有关局部放电模式类型的更详细的信息和用以进一步分析的局部放电图形可参见参考文献3。6.3.2 局部放电图局部放电模式能看作局部放电分布图，在图上特定局部放电参量与散点图相关联，以便于获得关于局部放电源活动的信息，一般采用二维局部放电分布图表示。适合用于鉴别定子绕组绝缘结构中局部放电起因的局部放电模式为6q-n,其中对每个单独的局部放电脉冲而言
42、，以局部放电量值q；为纵坐标，为横坐标，在散点图中，可以通过采用适当的颜色标记来显示每个相位/幅值窗口内的局部放电发生频率，频率尺度可在放电图旁标注。中q-n谱图在学术上通常被称为局部放电相位谱图（PRPD）,并将在本部分多次使用。图3为6q-n谱图示例。7试验回路7.1 ft局部放电测量的试验回路基本要求是为试品局部放电的检测提供合适的条件。试验回路主要包括： 符合IEC60060T和IEC60060-2的高压电源； 电压测量装置； 合适的局部放电耦合单元；一一阻抗与测量装置间的连接电缆，要求其具有足够低的阻尼特性和良好的屏蔽：1.1 部放电测量系统；高压连接。为了确保试验回路不影响试品局部
43、放电的测量，根据9.1.6给出的试验规程，宜先将试验网路电压升至最大试验电压而无明显放电。对于单个绕组部件的实验室测试或工厂测试，整个测试电路在最大测试电压下产生的噪声应低于100Pe的校准脉冲等级。考虑到测量仪器的误差，允许极限值大于校准脉冲的2倍。干扰测量系统的另一个重要因素是背景噪声，见9.1.6.1。测试完整绕组时，测试电路在运行电压下产生的噪声等级不应超过Q表示的最大局部放电幅值的50%。注：如果没有治且的容性负载，内置祀尝的高压变压器可能无法运行。假如试验回路不足以消除干扰，又要允许在给定的低局部放电阈值下测量，在试品和高压源之间引入阻抗或者滤波器，以减小电源的干扰，例如，来自试验
44、变压器、高压导线或套管的局部放电，或者在测量系统的频带内或接近测量系统频带的试验电压高次谐波干扰。另外，关于外部噪声、干扰和测量灵敏度的信息可参见附录D和Ee整个测量回路宜为低电感布线，特别是接地回路，应采用低电感导线作为接地连接。1.2 单个绕组部件对于单个绕组部件（定子线棒、线圈等）的局部放电测量，宜使用符合TEC60270的两个基本的试验回路（见图4）。在图4a）的回路中，低压耦合装置在耦合电容的接地侧。这种布置的优点是适合一端接地的测试对象，测试对象直接连接在高压电源与地面之间。在测试过程中发生绝缘击穿时，测量设备无遭受高压的风险。在图4b）的电路中，低压耦合装置放置在测试对象的接地侧
45、。因此，测试对象的低压侧应与地隔离。与图4a）相比，该试验回路中的低压耦合装置灵敏度可能更高。在图4a）和图4b）中，被测PD信号的极性是相反的。在上述两种试验回路中，应设计保护电路以承受试验期间试品失效产生的击穿电流，保护电路应与耦合装置连接。a)耦合装(CD)与耦合电容器串联图b)试品与愀恰装置(CD)串联图说明：U高压电源；Zmi测量系统的输入阻抗;CC一连接电缆；OL光纤线路；Co试品：Cc耦合电容；CD耦合装置；MI-测量仪器；Z滤波器。图4符合IEC60270的基本试映回路1.3 完整绕组1.3.1获得高压绕组局部放电测量的真实信息取决于星形点的紧密连接和测量装置所选择连接图。高压
46、电源和局部放电耦合单元宜分别连接至绕组两端，以便利用相绕组的阻尼效应优点来抑制来自电源传导的干扰。局部放电耦合单元应尽可能接近绕组端，对于7.3.2、7.3.3和7.3.4所述的测量，定子铁心应正常接地。图5给出了对U相进行局部放电测量的试验回路，UkVkWl为绕组高压端，U2、V2、W2为绕组的星形侧。11说明：U高压电源;Zm测量阻抗;Cc耦合电容。注1:7.3,27.3.4中给出的所有连接配置都基于具有星形连接的电机。还有一些可用三角形连接转移到电机。注2:附录G（见图G.1）给出星形和三角形连接完整的图示表。图5完整绕组局部放电测的试验回路7.3.2开路星形点绕组的局部放电测量宜使用表1中给出连接图，闭路可接入星形点和不可接入星形点宜使用表2给出连接图。为了检查制造后产品质量，以便对局部放电结果进行比较和趋势分析，新的和老化的绕组宜进行表1和表2中的测量。表1开路星形点连接图S1ID编号高压接地CkSl.1U2VlWlUlSl.2V2UlWlVlSl.3W2UlVlWlSl.4U2V2W2UlVl
