局部放電的原因及其檢測方法

來源：揚州國浩電氣有限公司 2025年05月07日 07:31

電力系統設備中的故障很多，在眾多故障之中對電力系統設備影響的就是局部放電。局部放電的存在會加速電力設備系統的老化，這種放電會擊穿絕緣層，導致絕緣氣體的泄漏。局部放電故障如果不及時處理，時間久了就會造成電力系統設備的運行故障，甚至癱瘓。所以局部放電線現象是一個不可忽視的隱患。局部放電是指電力系統的局部位置異常放電，但是沒有造成絕緣層的擊穿。局部磁場和電場的畸變或聚集都有可能導致局部放電的發生，它本質上是電力系統設備故障的外在表現。局部放電所產生的光信號，電信號，磁場信號，以及熱信號，可以為判斷故障類型和故障點突破口。

局部放電所產生的光信號，電信號，磁場信號，以及熱信號可也表征出設備的絕緣劣化的情況，即設備不同的絕緣劣化情況會體現在其發生局部放電時的放電特征。用測量局部放電強度的方式來判斷電力系統設備的絕緣情況比其他方法要精確的多。局部放電己經成為評價電力系統設備絕緣情況的重要標準，由于這一標準的合理性，被人們廣泛的接受。

以下電力系統設備的故障可能導致局部放電情況的發生：包括運行過電壓、雷電波沖擊、諧波畸變等。設備本身的原因：包括絕緣材料不均勻、內部存在空洞和雜質、導體表面存在凸出部、絕緣強度的不足等。下圖為導致設備局部放電的因素。

導致設備局部放電的因素

局部放電檢測的方法多種多樣，其中最主要也是的有以下幾種：

1. 特高頻法：特高頻法顧名思義就是檢測局部放電發生時所產生的高頻電磁波。特高頻傳感器主要使用高通濾波器做成，局部放電發生時會產生高達3G赫茲的電磁波，這是由于絕緣層的厚度和絕緣能力都較高，當發生高壓擊穿時會產生上升沿為一納秒的脈沖信號，所以會產生頻率相當之高的磁場。而這些高頻電磁波又和低頻的電磁波相區別。低頻的電磁波主要是有電暈現象所產生的。只對高頻信號進行采集就可以避免電暈等現象產生的影響。所以特高頻法的抗干擾能力較強，準確度較高。利用特高頻法可以實現局部放電的判斷與檢測，以及故障點的定位。下圖為特高頻法的原理圖：

特高頻法示意圖

2. 超聲波法：超聲波檢測法檢測是物理量。當電力系統局部放電發生時，會電離氣體分子，是氣體分子之間發生強烈的撞擊，這樣的話就相當于分子之間產生了摩擦和碰撞。表現為壓力波的形式。這行壓力波呈周期性變化的是由于局部放電呈周期性變化。這樣的話局部放電就會轉換成一定的壓力波的形式供儀器采集。這些壓力波就是聲波，當聲波范圍超過20千赫茲的時候，人耳就己經聽不出來變化了，稱為超聲波。當局部放電的周期性變化加強時，對應的超聲波的頻率也跟著加強，當局部放電的電流增大時，對應的聲波的幅值也會增加。采集超聲波信號就可以表征局部放電的特征。由于超聲波法采集的是物理信號，所以對高壓設備有著良好的電氣隔離，而且其定位準確，但是超聲波法容易受到外部的干擾，如一些電機轉動發出的聲響。下圖為超聲波法原理圖。

超聲波檢測法原理圖

3. 高頻電流法(羅氏線圈法)：高頻電流傳感器實際上就是一個電流互感器，但是這種互感器相對于普通的電流互感器的區別就是，它是由高頻磁芯制作而成。這也就使得高頻電流傳感器能夠測量高頻的磁場信號，從而感應出一個變化的電流來表征局部放電的特性。當電力系統設備出現故障而產生局部放電現象的時候，放電產生的高頻電磁場就會隨著電纜線四處擴散。利用高頻電流傳感器就可以檢測出來設備有沒有局部放電現象的產生。

4. SF6氣體組解體組分法：GIS設備中往往沖著絕緣氣體六氟化硫，有時間一長六氟化硫就會分解成四氟化硫，二氟化硫，二氟化二硫等多種氣體的混合物。由于局部放電的位置會產生六氟化硫的分解物，所以可以根據化學的方法來檢測又沒有局部放電的發生，這種方法簡單快捷，能夠快速的判斷故障點所在的位置，且成本較低。

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