如何定义局部放电现象？ 局部放电对电力设备有哪些影响？

一、局部放电的定义

局部放电是指在电气设备绝缘系统中，由于电场强度过高或绝缘材料存在缺陷，导致在绝缘介质内部或表面局部区域发生的放电现象。这种放电通常发生在绝缘强度较弱的区域，如气泡、裂纹或杂质等缺陷处。局部放电的特点是放电能量小、放电时间短，但放电次数频繁，且往往伴随着光、热、声、电磁辐射等多种物理效应。

二、局部放电的影响

局部放电（Partial Discharge, PD）是指在电气设备绝缘系统中，由于局部区域电场强度超过绝缘材料的击穿强度，导致该区域发生放电现象，但这种放电并未形成贯穿整个绝缘系统的导电通道。局部放电是高压电气设备中常见的现象，它会对绝缘系统产生多方面的影响，具体如下：

1、对绝缘性能的影响

1. 绝缘破坏
   • 每次局部放电时，高能量电子或加速电子的冲击，特别是长期局部放电作用，会引起多种形式的物理效应和化学反应。例如，带电质点撞击气泡外壁时，可能打断绝缘的化学键而发生裂解，破坏绝缘的分子结构，造成绝缘劣化，逐步发展使绝缘击穿。
   • 放电点对绝缘的直接轰击造成局部绝缘破坏，绝缘内部的局部放电虽然不形成贯穿性通道，但放电产生的热，使介质出现局部的温度升高，甚至碳化。在变压器中，绝缘内部的局部放电会使变压器油因电解及电极的肖特基辐射效应分解，加上油中原来存在的杂质，易使纸层处凝集着因聚合作用生成的油泥（多在匝绝缘或其他绝缘的油楔处），油泥生成将使绝缘的介质损伤角tgδ激增，散热能力降低，甚至导致热击穿的可能性。局部放电的持续发展会使绝缘的劣化损伤逐步扩大，最终使绝缘正常寿命缩短、短时绝缘强度降低，甚至可能使整个绝缘击穿。
2. 绝缘老化
   • 局部放电是电气绝缘破坏或局部老化的起始点。电气设备绝缘在运行电压下不断出现局部放电，这些微弱的放电将产生累积效应，使绝缘的介电性能逐渐劣化，局部缺陷扩大，影响电气设备的安全运行。

2、对设备运行的影响

1. 设备性能下降
   • 局部放电会导致设备的绝缘性能下降，从而影响设备的正常运行。例如，在变压器中，如果发生局部放电，会使变压器的绝缘强度降低，可能导致变压器无法正常工作，影响电力系统的稳定运行。
2. 安全隐患
   • 局部放电可能引发设备故障，如造成变压器内部绝缘损坏，进而引发短路等故障，甚至可能引发火灾等严重安全事故。同时，局部放电产生的臭氧（O₃）及氮的氧化物（NO、NO₂）会侵蚀绝缘，当遇有水分则产生硝酸，对绝缘的侵蚀更为剧烈，也会影响设备的安全运行。

3、对环境的影响

1. 产生有害气体
   • 局部放电过程中会产生臭氧（O₃）及氮的氧化物（NO、NO₂）等有害气体。臭氧具有强氧化性，会对周围的绝缘材料和金属部件产生腐蚀作用，加速设备老化。氮的氧化物在与水分反应后生成硝酸，也会对设备造成损害。

三、局部放电的检测方法

局部放电的检测方法主要分为电气测量方法和非电量检测方法两大类。以下是具体的检测方法：

电气测量方法

非电量检测方法

其他检测方法

以上是局部放电的主要检测方法，不同的检测方法适用于不同的应用场景，具体选择哪种方法需要根据实际情况进行判断。

四、局部放电的应用

局部放电监测是电气设备诊断的重要手段之一，主要用于检测设备内部的电气绝缘状况，及时发现和解决隐患，确保设备的正常运行。以下是局部放电监测的具体应用：

1、电力设施的运行管理：

• 变电站、配电室、电缆隧道等场所。
• 对电缆、开关柜、GIS、变压器等多种高压电气设备进行局部放电在线监测，可以实时掌握设备的绝缘状态，为设备的运行和维护提供决策参考。

2、非接触式或非侵入式监测：

• 不需要对设备进行改造或停机，从而减少了维护和停机时间，提高了监测的便捷性和效率。
• 具有实时监测与预警、故障诊断与定位等功能作用，为电力系统的安全稳定运行提供了有力保障。

3、预防设备故障：

• 通过对电气绝缘状况进行局部放电监测，可以提前预判故障，采取相应的措施，避免故障的发生，保证设备的可靠性和安全性。

4、提高设备运行效率：

• 局部放电监测技术能够实现预防设备故障、提高设备运行效率、辅助设备改进和优化，以及降低维修成本，为设备的安全、稳定运行提供了强有力的保障。

5、具体设备的应用：

• 变压器：局部放电检测可以帮助检测变压器内部的绝缘缺陷，如气泡、裂缝等，及时发现潜在的故障，保障变压器的安全运行。
• 开关柜：开关柜局部放电检测主要采用超声波、地电波、特高频三种检测方法，可有效发现开关柜内部潜伏的绝缘缺陷，大大降低开关柜的故障几率，提升开关柜安全运行水平。
• GIS：GIS在运行电压、热、力等作用下的内绝缘时效老化和在生产、运输、装配调试、运行、维修过程产生或留下的各种潜伏性缺陷，会逐渐扩展致使内绝缘强度下降，而导致故障。前期潜伏性缺陷主要以局部放电的形式表现出来。通过局部放电检测，可有效防止前期潜伏性的故障演变。
• 电力电缆：电缆局部放电检测与定位仪、便携式局部放电检测与定位仪声电合一局部放电带电检测仪、局放检测系统，可开展电缆局部放电高频电流、超声波、特高频等多种检测，并通过双端定位法对电缆局部放电进行精确定位，方法全面，技术精湛，能为电缆附件监测、诊断和维护提供重要支持，指导制定科学合理的检修计划，防范于未然，有效减少因电缆附件绝缘击穿等事故造成的巨大经济损失。

五、变压器局部放电的检测方法

变压器局部放电是指在变压器内部绝缘材料中发生的局部电击放电现象，这种现象会导致绝缘材料损坏，甚至引发事故。因此，对变压器局部放电进行检测至关重要。以下是一些常见的变压器局部放电检测方法：

• 脉冲电流检测法：这种方法通过电流传感器检测变压器各接地线以及绕组中产生局部放电时引起的脉冲电流，并以此获得视在放电量。电流传感器一般由罗氏线圈制成，具有较高的检测灵敏度和抗电磁干扰能力。
• 化学检测法：也称为气相色谱法，通过对变压器局部放电时产生的新生成物的成分和浓度进行检测，来判断局部放电的状态。这种方法抗电磁干扰较强，但只能进行定性分析，无法实现定量判断。
• 超声波法：利用超声波探测变压器内部局部放电信号的方法。当变压器内部发生局部放电时，会产生一定的声波信号，超声波探头可以探测到这些信号，并据此判断变压器是否存在局部放电现象。这种方法具有灵敏度高、反应迅速、非接触式测量等优点，但同时也存在着受温度、材质等因素的影响、检测深度较浅等缺点。
• 电磁法：利用电磁感应探测变压器内部局部放电信号的方法。变压器内部发生局部放电时，会产生一定的电磁波信号，电磁感应探测器可以探测到这些信号，并据此判断变压器是否存在局部放电现象。这种方法具有灵敏度高、检测深度较深等优点，但同样存在着受温度、材质等因素的影响、需要专门的仪器等缺点。
• 光学法：利用光学感应探测变压器内部局部放电信号的方法。通过光学采集设备采集变压器内部局部放电时产生的闪光信号，并映射到光学显微镜中进行观察。
• 高频电流法：利用高频电流传感器测量变压器内部的高频电流，通过分析高频电流的波形和幅值来判断是否存在局部放电。这种方法通常需要专用的高频测量设备。
• 红外检测法：红外检测法在实际应用中主要是对一些高压设备的一些重要部位温度的测量和拍摄，并依据其对是否存在热故障问题进行判断。如果变压器的被测量的区域出现大于绝对温度的现象，那么则可以检测到红外射线。
• 超高频检测法：超高频检测法属于一种新型的局部放电检测技术，通过接收由于局部放电现象而产生的300-3000MHz的超高频信号，在变压器局部放电检测过程中应用此项技术时，其信号抗干扰能力非常强，通过对所收到的超高电磁波开展相关的处理，便可实现对局部放电位置以及放电程度的确定和判断。

这些方法各有优缺点，选择合适的检测方法需要根据变压器的具体情况和检测目的来决定。

六、局部放电对变压器绝缘材料老化有何影响

1、局部放电对变压器绝缘材料老化的影响

局部放电是指电气设备内部局部地区发生的放电现象，特别是在变压器中较为常见，尤其是在高压变压器中。这种放电现象虽然不会立即导致整个变压器的损坏，但如果长期存在，会对变压器的绝缘材料造成严重的影响，加速其老化过程。

2、局部放电的产生原因

局部放电的产生原因多种多样，包括绝缘材料的老化、损坏或制造工艺不良，绕组、引线和套管等部位存在局部区域的电场强度超过绝缘材料的击穿电压，使该区域发生放电现象，以及油中存在气泡、杂质等污染物。

3、局部放电对绝缘材料老化的影响

局部放电对变压器绝缘材料老化的影响主要体现在以下几个方面：

• 化学键的分离和裂解：放电质点对绝缘材料的直接轰击会使局部绝缘受到破坏，这种破坏持续扩大将引起击穿现象。放电过程中产生的热量会导致绝缘材料的瞬间热裂解，甚至会产生该材料的氧化裂解，这就进一步增大了介质的电导和损耗，加速老化过程。
• 物理和化学作用：放电故障会产生一定的热量以及臭氧、氧化氮等活性气体，这些物理作用和化学作用都使得变压器的局部绝缘遭受腐蚀，增加了介质的损耗，最后导致绝缘的热击穿现象。
• 电老化的形成：放电故障的主要形式是绝缘材料电老化，它是由于局部放电而引起的绝缘材料中化学键的分离、裂解以及分子结构的破坏。
• 高压气体的影响：放电过程生成的臭氧和氮氧化物遇到水就会直接生成具有强烈腐蚀性的硝酸类液体，严重腐蚀绝缘体表面，导致绝缘体的绝缘性能发生劣化。
• 绝缘体的脆弱性：放电过程的高能辐射会使绝缘材料变得脆弱，所产生的高压气体能够引起绝缘体的开裂，进而形成新的放电点。

综上所述，局部放电对变压器绝缘材料的老化有着显著的负面影响，可能导致绝缘性能下降，增加故障率，缩短设备寿命，甚至可能导致设备的突然故障。因此，定期对变压器进行检测和维护，及时发现并处理局部放电问题，对于保证电力系统的安全稳定运行至关重要。

七、局部放电如何加速变压器的绝缘老化过程

1、局部放电对变压器绝缘老化的影响

局部放电是指在高压电器中的绝缘介质在高压电场作用下，发生在电极之间但未贯通的放电现象。这种放电可以产生在固体绝缘的空穴中或不同介质特性绝缘的分界面上。虽然局部放电的能量通常很小，短时的存在不会对电气设备的绝缘强度造成显著影响，但如果在电气设备绝缘运行中长期出现局部放电，这些微弱的放电会产生累积效应，使设备的绝缘性能逐渐劣化，并使局部放电缺陷扩大，最终可能导致整个绝缘系统的击穿。

2、局部放电如何加速变压器绝缘老化

局部放电可以通过多种机制加速变压器绝缘的老化过程。首先，放电过程中会伴随着热量的产生，如果场强过大，局部放电过热可能会加速机械元件和电气零件的老化。其次，局部放电会伴随电磁辐射、超声波、电脉冲以及化学反应，这些现象和反应如果得不到适当控制，可能会对环境造成污染，甚至危害人体健康。此外，如果局部放电现象在变压器同一位置出现累积，可能会击穿绝缘层，严重破坏变压器的绝缘性能，导致事故的发生。

3、预防和控制措施

为了预防和控制局部放电对变压器绝缘老化的影响，可以采取一系列措施。例如，定期进行局部放电测试，以便及时发现并处理潜在的绝缘缺陷。改进变压器的设计和制造工艺，减少绝缘结构中的不均匀电场分布，从而降低局部放电的风险。此外，采用先进的材料和技术，如全密封变压器，可以提高绝缘性能，延长变压器的使用寿命。

综上所述，局部放电通过多种机制加速变压器的绝缘老化过程，因此采取适当的预防和控制措施至关重要，以确保变压器的安全稳定运行。