淡論小電容量電工產品在無屏蔽室條件下的局部放電測量

（廈門ABB開關有限公司，福建 廈門 361000）

淡論小電容量電工產品在無屏蔽室條件下的局部放電測量

孔令康

（廈門ABB開關有限公司，福建 廈門 361000）

局部放電測量是檢測固體絕緣中存在氣泡和裂紋等缺陷最有效的手段，局部放電又是個弱電現象，在沒有屏蔽室條件下進行局部放電試驗極易受各種干擾的影響。本文詳細探討了小電容的電工設備（比如：充氣式中壓開關柜 GIS）在車間內無屏蔽室條件下的局部放電測量的試驗方法，這為廠家既可以順利進行局放試驗，又可節約屏蔽室建設成本。希望該方法為同行提供可以借鑒的經驗。

局部放電測量；屏蔽室；干擾；試驗設備

1 概述

局部放電分為電測量法和非電測量法兩大類。電測法中有脈沖電流法、無線電干擾法等，非電測量法中有肉眼或光學檢測、聲學檢測及化學檢測等。其中脈沖電流法是工廠試驗室和客戶現場測量局部放電時最普遍采用的一種方法，也是IEC和國家相關標準中推薦的定量且靈敏度高的測量方法。由于脈沖電流法常因騷擾引起的干擾而導致測量不準確，所以須采取措施消除或抑制干擾，才能確保脈沖電流法測量局部放電量的正確性和可靠性。這些干擾分別來自電源網絡、接地及空間等方面，在實踐工作中，對于小電容量試品局部放電測量試驗，如果采取濾波、接地及相關屏蔽等措施，在無屏蔽室條件下也可以使視在電荷的測量限值達到約2pC，即背景噪聲水平小于2pC。下面筆者就這些內容逐一探討。

2 電源濾波方面的措施

2.1 電源濾波器

在高壓試驗變壓器的原邊設置低通濾波器，以擬制試驗供電網絡中干擾，提高局放測試的靈敏度及降低背景噪聲。低通濾波器的截至頻率為15kHz，并設計成能擬制來自相線（380V）中的干擾，設計成∏型濾波器。如圖1所示

圖1 電源濾波器設計圖

圖2 并聯單點接點示意圖

圖中:

a.L1=L2=L3=L4

b.C1=C2

c.L、C可根據產品性能要求，確定其參數。

d.衰減特性:

15kHz～100kHz≥60dB 100kHz～1MHz≥80dB

2.2 雙屏蔽靜電隔離變壓器

隔離變壓器在試驗系統中用于傳輸電源能量，在濾波器的前面設置屏蔽式隔

離變壓器，目的為了抑制來自電源供電網絡的干擾信號，并達到將供電電源與試

驗系統進行電隔離，提高局部放電測試的靈敏度及降低背景噪聲等作用，其衰減特性需15kHz～1MHz≥15dB。

3 接地方面的措施

根據局部放電測量的要求，試驗系統的接地電阻越小，局部放電測量時受到的干擾就會越小；局部放電試驗中易受到其他地信號的侵入，從而影響了局部放電測量的準確性。因此局部放電測量系統的接地電阻須小于0.5歐姆，要求獨立并且不與其他的接地系統存在電氣連接。為了局部放電測量不受外界的影響，不僅要考慮接地網的材質和制作等，還需要考慮局放試驗系統的供電方式、試驗設備接地的方式、試驗圍欄的制作及接地等。

經查詢廈門地質的相關資料后得知，我公司車間建筑下面的地質情況復雜，土壤是回填土，大部分是碎石或礫石等，再往下是花崗巖，不存在有效水源，因此土壤的電阻率很大，因此為了使試驗區的接地電阻達到小于0.5歐姆要求，接地網需要采用立體接地網式方案，其位于車間地平面1.2米以下，垂直接地網須與水平接地網可靠有效焊接，同時可考慮由一根接地體引出車間地平面，以方便試驗區內的設備及圍欄等接地使用。垂直接地網的材質采用圓柱體紫銅，直徑為40mm，垂直接地體長度為11米，共12根，其間距為5.5米。水平接地網的材質也采用紫銅，形狀為30mm×5mm的銅排。在接地網施工過程中，須采用高質降阻劑澆灌在每根接地體周圍，以確保接地體充分與土壤或碎石接觸，增大接地體與其周圍土壤的接觸面積，改善接地體周圍土壤的電阻率，從而達到有效降低接地電阻目的。

每個接頭須用聯結銷鎖緊，然后加熱高溫銅焊，要確保每次焊接可靠，不允許虛焊或脫焊。

需要說明的是，立體式接地網的施工采用有資質機械化專業施工公司，這樣可提高施工效率，減少施工時間。

局部放電測量試驗系統的試驗設備的接地連接必須采用并聯單點接地方式。由于接地是控制電磁干擾的基本方法，單點接地是消除地網干擾最有效的方法。信號接地分為單點接地和多點接地兩種，單點接地又分為串聯單點接地和并聯單點接地，并聯單點接地如圖（如圖2所示），各點電位如式（如式1所示）:

圖2中各路電流互不干擾，故各接地點的電位也不受其它接地點的影響。由于并聯單點法的各接地線的長度較長，在高頻時表現為電感，使其高頻阻抗升高，故采用并聯單點接地時，接地線必須盡可能短，使高頻阻抗減到最小。使地電阻產生的干擾降低到最低水平。為了使高頻阻抗最小，系統中采用200mm（寬）×0.5mm（厚）的銅箔作為設備與系統接地點的連接材料。

圖3 IT 系統示意圖

圖4 圍欄效果圖

為了使局部放電測量試驗系統的接地有效獨立，需考慮設備供電系統的接地網與局部放電測量試驗系統的接地網有效隔離，所以局部放電測量試驗系統采用TT供電方式（如圖3所示）。試驗區供電電源直接接入380V，若需要220V電源，可用380V/220V的隔離變壓器來實現，車間配電網的N線及工作接地線不能接入試驗區，所有試驗設備的外殼必須可靠連接在試驗區內獨立的立體式接地網的單一接地點上。這樣做的目的是為了防止外界的干擾信號通過大地侵入到局部放電測量試驗系統，以免干擾局部放電測量的正確度及靈敏度。

為了確保試驗安全及有效減少外界干擾，建立具有良好導電性能的圍欄是必要的，且其須有效連接在試驗區獨立的接地網上，避免與外界的導電性物體接觸。試驗圍欄材料可由鋁型材及鍍鋅的鐵絲網結合而成，須配置安全門、聯鎖位置開關及安全警示燈。如圖4所示。

4 試驗設備方面的措施

試驗設備性能方面除了能滿足試驗的基本要求外，還須考慮其局部放電量。試驗系統中所有設備的局部放電量在額定電壓下要小于2pC，局部放電測量儀器須具備良好且有效的抗干擾性能，可考慮選用保定天威新域科技發展有限公司生產的數字局部放電測量儀器，因為其性價比很高，有良好的售后服務保障。

試驗設備的回路連接也是要綜合考慮的，既要考慮試驗的基本要求，又要考慮設備連接后對局部放電背景放電水平的影響。一般按照試驗供電電源先進入雙屏蔽靜電隔離變壓器，接調壓器，再接入電源濾波器及試驗變壓器。若有其他試驗設備可酌情考慮其連接位置。

結語

綜上所述，結合我司實際使用情況來看，只要在試驗電源、接地及試驗設備等方面采取有效措施，就可以在無屏蔽室條件下進行產品的局部放電測量試驗，并且試驗系統的背景局放量水平可小于2pC，可以滿足40.5kV以下的小電容量電工產品的局部放電測量的需要，可以節約幾十萬元高壓局放測量試驗室的建設投資費用。此實踐經驗對于很多生產小電容量的電工產品的廠家來說極具有使用價值及經濟價值，因此值得推廣使用。

[1]局部放電屏蔽試驗室性能的測量方法研究[J].電線電纜，1990（02）.

TM85 < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：A

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