[发明专利]局部放电合成器

说明书

一种用于产生电气放电的装置，包括：产生电气放电的组件；测量电路，所述测量电路被配置成测量电气放电的幅值；以及控制器，所述控制器被配置成控制电气放电的幅值。一种用于控制电力系统中的参考局部放电信号的方法，包括：产生用于内置自测的局部放电；控制局部放电的预期放电幅值；并且包括测量局部放电的实际放电幅值。

技术领域

本公开涉及电气组件的诊断。更具体地，本公开涉及一种用于对这种电气组件中的局部放电进行检测的局部放电检测系统。

背景技术

高电压电气组件，诸如用于配电和开关的高电压电气组件，使用介电材料或其它绝缘体来提供电绝缘。在一些情况下，绝缘体能够完全失效，导致通过电绝缘体的放电路径。然而，在其它情况下，局部放电或电弧或闪络可以仅通过绝缘体的小部分而发生。这种事件通常不会立即导致电绝缘体完全失效，但是会导致组件退化并切可以最终导致完全失效。

电介质(绝缘体)被指定具有远高于操作要求的击穿电压(BV)，以提供抵抗短期瞬变过电压、本地化缺陷和老化的安全裕度。近来制造的用于中高电压的资产通常在调试时被测试以发现缺陷和弱点；然而，许多老化资产都有质量未知的绝缘体。此外，随着绝缘体老化，弱点变得更弱，而且缺陷发展并扩大。在某些负载条件下，将在缺陷上引发介电击穿，从而在不同电位的导体之间和/或在电介质内的裂缝和空隙内引起局部电弧。

与完全闪络相反，局部放电不在导体之间提供高电流路径。本地化故障局限于缺陷，并且故障电流受到与缺陷串联的绝缘体厚度的其余部分的电容电抗的限制。这种缺陷可沿绝缘体表面(例如，跟踪故障)或固体绝缘体内部发生。更常见的一类表面放电发生在尖锐边缘的金属-空气边界附近。从尖锐边缘发射的电子使空气电离，引起电晕放电。

在任何情况下，缺陷的击穿导致小且突然的电流上升，范围从几毫安到几安培，持续大约一纳秒。结果导致了从几皮可库仑到几十纳库仑的突然放电。有问题的绝缘体能够具有少则一个多则任意多个缺陷。在存在多个缺陷的情况下，这些缺陷通常发生将在独特的击穿电压下，因此随着线路电压的时间或相位而分布。

由于放电在强度上有限并且受限于缺陷，因此不是对资产的健康造成直接威胁。然而，通过电流尖峰的电位的崩溃表示高度本地化的电力耗散。虽然崩溃的电位是系统工作电压的一小部分，但其范围从几百伏到几千伏，并且表示瞬时功率范围从几瓦到几千瓦。

尽管在如此低的电平和持续时间下能量损耗不是操作问题，但结果可能是有问题的。即使由于持续时间短而总能量损耗很小；但每次放电都会对缺陷造成额外的压力，这会随着时间的推移而恶化。

可以通过许多后果和症状中的任何一种来识别局部放电。放电引起电压或电流尖峰，所述电压或电流尖峰沿着导体行进，直到它们消散——通过导电损耗、反应性分散或能量电磁辐射(如超高频(UHF) 和甚高频(VHF)发射)来消散。这些脉冲的最终命运在很大程度上取决于缺陷位置的性质。已知脉冲沿着屏蔽电缆行进数千米，因为导体损耗低并且屏蔽减少了电磁辐射。这种传播的最显著影响是：电缆是低损耗传输线滤波器，并且随着距离的增加，可检测的能量集中在低频。如果脉冲未完全辐射或消散，脉冲最终会因瞬变地电压(TEV) 故障而终止于地。

在其它资产中，情况是不同的，并且辐射损耗更有可能。因此，放电常常引起放电点的电磁发射，如果缺陷存在于室外资产中，则所述电磁发射能够干扰附近的无线电通信。对AM无线电的干扰是用于检测和识别局部放电的首要症状之一。如果缺陷足够靠近空气边界，则能量也会作为紫外线和声发射而消散。

除了在放电期间发生的能量发射(无线电波、超声波和光学)之外，还存在过去放电的视觉指示，包括导体的凹坑损坏、绝缘体因局部加热的变形和变色、以及如细白色粉末的氧化物质沉积。

使用AM无线电来检测干扰是一种经典技术；然而，这种方法的早期版本不是定量的，也不能证实干扰源来自局部放电，这与电晕或传导干扰相反，来自无线电设备的电晕或传导干扰是从所连接的设备辐射的。