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电晕试验检测

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发布时间：2025-07-06 16:40:27 更新时间：2025-07-05 16:40:28

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

电晕试验检测：高压绝缘设备的性能保障

电晕试验检测是针对高压电气设备（如变压器、电缆、绝缘子、高压套管等）绝缘系统进行的一项关键质量评估手段。电晕现象是指在高电场强度下，气体介质（如空气）在导体表面附近发生局部电离放电的现象。这种放电虽不立即引发完全击穿，但会持续产生臭氧、氮氧化物等腐蚀性气体，并伴随声、光、热及高频电磁脉冲释放，长期作用会严重劣化绝缘材料性能，降低设备寿命，甚至引发故障。因此，对高压绝缘结构进行电晕检测，评估其起始电晕电压（局部放电起始电压）以及规定电压下的电晕放电水平，是确保设备长期安全稳定运行的不可或缺的环节。

主要检测项目

电晕试验检测的核心项目围绕局部放电展开，具体包括：

局部放电起始电压：在逐步升高的电压下，首次观测到超过设定阈值的局部放电信号时所对应的电压值。这是衡量绝缘结构抵抗电晕能力的基础指标。
局部放电熄灭电压：在发生局部放电后，逐步降低电压至局部放电信号消失时所对应的电压值。
规定试验电压下的局部放电量：在设备标准或技术规范规定的耐受电压下（通常为1.05倍或1.1倍额定工作电压），测量其局部放电的视在电荷量（通常以皮库仑pC为单位）。这是判断绝缘系统在运行工况下是否满足要求的直接依据。
局部放电相位分布图谱：记录局部放电脉冲的幅值、次数与施加电压相位的关系图谱，有助于判断放电类型（如内部放电、表面放电、电晕放电等）和可能的缺陷位置。

关键检测仪器

进行精确的电晕试验检测需要专业的仪器设备：

高压试验电源：提供可调、稳定、低纹波的工频或直流高压，通常采用无晕试验变压器和相应的调压、控制系统。
局部放电检测仪：核心设备，用于检测、放大、处理和显示局部放电信号。现代检测仪多采用宽频带或超高频（UHF）技术，具备高灵敏度和抗干扰能力。主要组成部分包括：
- 耦合电容器：与试品串联，使局部放电脉冲电流流过检测阻抗。
- 检测阻抗：将脉冲电流信号转换为电压信号。
- 放大器：放大微弱的脉冲信号。
- 滤波器：抑制背景噪声。
- 显示与分析单元：实时显示放电图谱（如φ-q-n图），计算放电量、放电次数等参数。
校准器：用于在试验前或试验后对检测系统的刻度系数（pC/格）进行校准，确保测量结果的准确性。
屏蔽试验室/法拉第笼：提供良好的电磁屏蔽环境，最大程度降低外部电磁干扰对微弱局部放电信号测量的影响。
超高频传感器（可选）：用于非接触式检测GIS等设备内部的局部放电，捕捉放电产生的超高频电磁波信号。

标准检测方法

电晕试验检测遵循严格的标准化程序，主要方法依据国际和国家标准：

脉冲电流法：依据IEC 60270标准。这是最经典、应用最广泛的方法。通过在试品回路中串联耦合电容器和检测阻抗，直接测量由局部放电产生的脉冲电流。该方法可定量测量视在放电电荷量（q - pC）、放电重复率（n）等关键参数。
超高频法：主要应用于气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）、变压器等。利用安装在设备内部或外部的特高频传感器接收放电产生的300MHz至3GHz频段的电磁波信号。优势在于抗工频干扰能力强，可进行定位，但对标定和量化要求更高。
声发射法：通过压电传感器检测放电产生的声波信号进行定位。通常作为辅助手段，难以准确定量。
光学法：利用光电倍增管（PMT）或光电二极管阵列（PDA）检测放电产生的微弱光信号。主要用于实验室研究或特定透明介质场合。
试验程序：
1. 预加压与预处理：对试品施加一定时间的高于试验电压的电压，以消除运输或安装中产生的表面电荷和临时性放电。
2. 背景噪声测量：在未施加或施加低电压时测量背景噪声水平。
3. 系统校准：使用校准脉冲发生器对检测系统进行校准，确定刻度系数（K = pC/格或pC/读数）。
4. 升压检测：从远低于预期的局部放电起始电压开始，逐步升高电压（通常不超过2kV/s），同时监测局部放电信号，记录起始电压。
5. 规定电压下测量：升压至规定的试验电压（如1.05 Um / √3 或 1.1 Um / √3），保持规定时间（如1分钟或5分钟），测量并记录该电压下的稳定局部放电量。
6. 降压与熄灭电压测量：逐步降低电压，观察放电变化，记录熄灭电压。

核心检测标准

电晕试验检测的实施必须严格遵循相关国际、国家及行业标准，确保结果的可比性和权威性。主要标准包括：

IEC 60270: High-voltage test techniques - Partial discharge measurements：这是局部放电测量的国际基础标准，详细规范了测量原理、方法、设备和校准程序。
GB/T 7354-2018 《局部放电测量》：中国国家标准，等效采用IEC 60270，是国内电晕（局部放电）试验的基础依据。
IEC 60076-3: Power transformers - Part 3: Insulation levels, dielectric tests and external clearances in air：电力变压器标准，规定了变压器局部放电试验的要求和方法。
GB/T 1094.3-2017 《电力变压器第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙》：中国对应的变压器标准。
IEC 60840: Power cables with extruded insulation and their accessories for rated voltages above 30 kV (Um = 36 kV) up to 150 kV (Um = 170 kV) - Test methods and requirements：中高压电缆标准，包含局部放电试验要求。
GB/T 12706.4-2020 《额定电压1kV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)挤包绝缘电力电缆及附件第4部分：额定电压6kV(Um=7.2kV)到35kV(Um=40.5kV)电缆的试验要求》：中国对应的电缆标准。
IEC 62271-1: High-voltage switchgear and controlgear - Part 1: Common specifications：高压开关设备通用规范，包含局部放电试验要求。
GB/T 11022-2020 《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》：中国对应的开关设备标准。
行业及企业标准：特定行业（如电网公司）或大型设备制造商通常会制定更详细或更严格的企业内部标准或技术规范。