GB/T 7354-2003 局部放电测量

ICS19.080K40

中华人民共和国国家标准

GB/T7354-2003/IEC60270：2000代替GB/T7354一1987

局部放电测量

Partialdischargemeasurements

（IEC60270：2000，IDT>

2003-10-09发布2004-05-01实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布

GB/T7354-2003/IEC60270:2000

前．J～曰

本标准等同采用IEC60270:2000(局部放电测量）（英文版）。本标准代替GB/T7354-1987《局部放电测量》。本标准与GB/T7354-1987相比主要变化如下：—在局部放电参量中增加了脉冲重复频率N，局放脉冲的相角}oi和发生瞬时t;、平方率等；—增加了校准器、测量系统和校准器检定等章；—增加了“校准器的性能校核”、“局部放电数字化采集导则”以及“局部放电非电测量法”等三个附录。除此之外，其他章节与GB/T7354-1987相比也有较大的调整。本标准中的附录A为规范性附录；附录B、附录C、附录D、附录E、附录F、附录G为资料性附录。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由全国高电压试验技术和绝缘配合标准化技术委员会（CSBTS/TC163）归口。本标准由全国高电压试验技术和绝缘配合标准化技术委员会解释。本标准负责起草单位：西安高压电器研究所、武汉高压研究所。本标准主要起草人：王建生、陈仓、谈克雄、伍志荣、张定国、李世成、吴长顺、种亮坤。本标准1987年10月1日首次发布，本次为第一次修订。

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局部放电测量

范围

本标准适用于电气设备、组件和系统在频率为400Hz及以下的交流电压试验或直流电压试验时产生的局部放电测量。本标准：—定义了局部放电的术语；—定义了有关的被测参量；—规定了使用的试验回路和测量回路；—规定了通用的模拟及数字测量方法；—给出了校准方法及对校准仪器的要求；—给出了试验程序；—给出了区分局部放电和外界干扰的准则。本标准条款可用于起草特定电力设备局部放电测量的技术条件。本标准主要涉及脉冲型（短持续时间）局部放电的电气测量，但也给出了主要用于局部放电定位的非电气测量方法（见附录F)o特定电力设备的特性诊断可由局部放电信号的数字化处理（见附录E）以及主要用于局部放电定位的非电气测量方法（见附录F）完成。本标准主要阐述交流电压试验时局部放电的电气测量方法，但也提及了在直流电压试验时出现的特殊问题（见第11章）。本标准术语、定义、基本试验回路和程序一般也都适用于其他频率下所进行的试验，但可能要求特殊的试验方法和测量系统特性，这些要求未在本标准中考虑。附录A作为标准要求给出了对校准器性能试验的要求。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T16927.1高电压试验技术第一部分：一般定义和试验要求（GB/T16927.1-1997,eqvIEC60060-1）GB/T16927.2高电压试验技术第二部分：测量系统（GB/T16927.2-1997,egvIEC60060-2)CISPR16-1无线电干扰和测量仪器抗干扰技术条件及方法第一部分：无线电干扰和测量仪器的抗扰性。

3定义

本标准采用了下述定义。

局部放电（局放）partialdischarge(PD)导体间绝缘仅被部分桥接的电气放电。这种放电可以在导体附近发生也可以不在导体附近发生。注1：局放一般是由于绝缘体内部或绝缘表面局部电场特别集中而引起的。通常这种放电表现为持续时间小于1JIs的脉冲。但是也可能出现连续的形式，比如气体介质中的所谓无脉冲放电，通常用本标准所述的测量方

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法检测不到这类放电。注2：“电晕”是局放的一种形式，它常发生在远离固体或液体绝缘的导体周围的气体介质中。“电晕”不宜被用作所有局放形式的通用术语。注3：局放通常伴随着声、光、热和化学反应等现象，更详细的情况见附录Fo3.2局部放电脉冲（局放脉冲）partialdischargepulse(PDPulse)当试品中发生局放时，用接在试验回路中适当的检测回路测得的电压或电流脉冲。“电流”或“电压”术语可以和“局放”放在一起用，表示检测量的类型。注：试品中的一次局放产生一个电流脉冲，满足本标准规定的检测仪在其输出端将产生一个与其输人端电流脉冲电荷成正比的电流或者电压信号。3.3与局部放电脉冲有关的参皿3.3.1视在电荷，apparentchargeq局放的视在电荷等于在规定的试验回路中，如果在非常短的时间内对试品两端间注人使测量仪器上所得的读数与局放电流脉冲本身相同的电荷。视在电荷通常用皮库（PC）表示。3.3.2脉冲重复率npulserepetitionraten在选定的时间间隔内所记录到的局放脉冲的总数与该时间间隔的比值。注：实际上只考虑高于规定幅值或在规定幅值范围中的脉冲。3.3.3脉冲重复频率NpulserepetitionfrequencyN就等间隔脉冲而言，脉冲重复频率N是每秒局放脉冲数。注：脉冲重复频率N与校准时的情况有关。3.3.4局放脉冲的相角9。和发生瞬时t,phaseangle9,andtimet,ofoccurrenceofaPDpulseis其关系是(P+＝360(t;/T)式中：t;—在试验电压最近一次朝正向过零时刻与局放脉冲之间的时间间隔；丁－－一试验电压的周期；Ti—相位角，一般用度表示。3.3.5平均放电电流Iaveragedischargecurrent1导出量，等于在选定的参考时间间隔T,(内的单个视在电荷q，的绝对值的总和除以该时间间隔；，一牛（｝、〕1+Iq2｛＋价＋1、I)1re(3.3.6放电功率PdischargepowerP导出量，等于在选定的参考时间间隔T+,；内的单个视在电荷qj馈人试品两端间的平均脉冲功率；：一告(q1。，＋q2u2＋?Iref

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式中：ul,uz,..,u‘为单个视在电荷4，对应的放电瞬时t，的试验电压瞬时值，必须注意每个值的符号（＋／一）。放电功率一般用瓦特（W）表示。

3.37平方率DquadraticrateD导出量，等于在选定的参考时间间隔Tre；内单个视在电荷4j

。1D＝若－（4i＋y2＋?＋4一T_f的平方和除以该时间间隔平方率一般用平方库仑每秒（CZ/s）表示。3.3.8无线电干扰仪radiodisturbancemeter用与CISPR16-1中条款一致的B段频率的准峰值测量仪器。3.3.9无线电干扰电压URDVradiodisturbancevoltageU,w导出量，无线电干扰仪用于指示局放视在电荷4时的读数，更详细的情况见4.5.6及附录。3.4重复出现的最大局部放电值largestrepeatedly-ocurringPDmagnitude用具有4.3.3中规定的脉冲序列响应的测量系统所记录到的最大量值。重复出现的最大局放值不适用于直流电压试验。3.5规定的局部放电值specifiedpartialdischargemagnitude在规定条件和试验程序下试品在规定的电压下允许的局放有关参量中的最大值。对于交流电压试验，视在电荷q的规定值是重复出现的最大局放值。注：任何局放脉冲参量幅值可能在一系列连续周波内随机变化，且在电压作用期间呈现出增大或减小的趋势。因此，有关技术委员会必须对规定的局放幅值、试验程序以及试验回路和仪器作出相应的规定。3.6背景噪声水平backgroundnoise是在局放试验中检测到的不是由试品产生的信号。注：背景噪声包括测试系统中的白噪声、广播电波或其他的连续或脉冲信号，更详细的情况见附录G,3.7与局部放电脉冲参f有关的试验电压appliedtestvoltagesrelatedtopartialdischargepulsequan-tities与局放脉冲参量有关的试验电压定义见GB/T16927.1e3.7.1局部放电起始电压U,partialdischargeinceptionvoltageU,当施加于试品的电压从某一观察不到局放的较低值开始逐渐增加到初次观察到试品中产生重复性局放时的电压。实际上，起始电压Ui是局放脉冲参量幅值等于或超过某一规定的低值时的最低施加电压。注：对于直流电压试验，U，的确定需要特殊考虑，见第11章。3.7.2局部放电熄灭电压UepartialdischargeextinctionvoltageUe当施加于试品的试验电压从某一观察到局放脉冲参量的较高值逐渐减小直到试品中停止出现重复

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性局放时的电压。实际上，熄灭电压U。是当所选的局放脉冲参量幅值等于或小于某一规定的低值时的最低施加电压。注：对于直流电压试验,U。的确定需要特殊考虑，见第11章。3.7.3局部放电试验电压partialdischargetestvoltage按规定的局放试验程序施加的，并且在施加期间试品应不出现超过局放规定值的规定电压。3.8局部放电测f系统partialdischargemeasuringsystem局放测量系统包括藕合装置、传输系统和测量仪器。3.9测f系统的特性measuringsystemcharacteristics下列定义适用于4.3规定的测量系统。3.9.1传输阻抗Z(f)transferimpedanceZ(f)当输入是正弦电流时，输出电压幅值和一恒定输人电流幅值的比，Z(f)是频率f的函数。3.9.2下限频率f、和上限频率f2lowerandupperlimitfrequenciesf,andf2传输阻抗Z(f)由通带峰值下降6dB时的频率。3.9.3中心频率f。和带宽AfmidbandfrequencyfmandbandwidthAf所有测量系统的中心频率均定义为：

＿fmfl＋九2而带宽定义为：Af＝f2一fl3.9.4盛加误差superpositionerror叠加误差是当输入电流脉冲时间间隔小于单个输出响应脉冲的持续时间时，由瞬态输出脉冲响应的重叠引起的。根据输人脉冲的脉冲重复率，叠加误差可能累加或可能消减。在实际回路中由于脉冲重复率的随机特性，两种情况均可能发生。但是，由于测量是基于重复出现的最大局放值进行的，因此，通常只能测到累加的叠加误差。注：叠加误差可以达到100％或者更高，这取决于脉冲重复率和测量系统的特性。3.9.5脉冲分辨时fe]T,pulseresolutiontimeTr两个持续时间极短、波形和极性相同、电荷量相等的相继输人脉冲之间的最短时间间隔，在这一时间间隔中脉冲响应幅值的变化不大于单个脉冲幅值的10％0脉冲分辨时间一般与测量系统的带宽△f成反比，也是测量系统分辨连续局放现象能力的表征。注：建议测量完整试验回路和测量系统的脉冲分辨时间，因为试品也能引起叠加误差，例如从电缆末端的波反射。有关技术委员会宜规定处理叠加误差的程序，尤其是允许偏差包括正偏差或负偏差等。3.9.6积分误差integrationerror

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当局放电流脉冲的幅值频谱的上限频率小于以下值时，视在电荷测量中的误差：a)宽带测量系统的上限频率；或b)窄带测量系统的中心频率。见图50注：如果某一特种电器有要求，有关技术委员会应规定更严格的f和fZ的值以减小积分误差。3.10数字局部放电测f仪digitalpartialdischargeinstruments本标准所涉及的数字局放仪器一般是用模拟测量系统或仪器测量视在电荷4，然后加一数字采集和处理系统。数字局放仪的数字部分用来处理模拟量信号以作进一步计算、存储相关参量和显示试验结果。参考附录Eo注：数字局放测量仪也可以直接由祸合装置和没有模拟信号处理前端的数字采集系统组成。本标准没有给出适用于这类仪器的有关资料。3.11刻度因数kscalefactork与仪器的读数相乘得到输人量值的系数(GB/T16927.2-1997的．3.5条）。

4试验回路和测，系统

4.1一般要求本条叙述了几种用于测量局放参量的基本试验回路和测量系统，并介绍了这些回路和系统的工作原理。试验回路和测量系统应按第5章规定进行校准，并应满足第7章中的规定。有关技术委员会还可以推荐用于特殊试品的特殊试验回路。只要可能，建议有关技术委员会用视在电荷作为被测参量，但对特殊情况也可以使用别的参量。如果有关技术委员会未作规定，则4.2条所述的任何试验回路以及4.3条中所规定的任何测量系统均可使用。但任何情况下均应记录所采用测量系统的最主要特性（fl,f2,T,见第3章）。对于直流电压试验，参见第11章。4.2交流电压试验回路用于局放测量的大多数回路可以由图la～图ld所示的基本回路演变而来。图2和图3表示这些回路的一些变化，每个回路的组成主要有：a)试品，通常被认为是一个电容器C（参见附录C);b)祸合电容器Ck（应设计为低电感电容），或第二个试品Cal（类似于试品C})。在规定的试验电压下Ck或Cal均应具有足够低的局放水平，以便对规定的局放值进行测量。如果一个测量系统能够区分并分别测量来自试品和藕合电容器中的局放，那么允许Ck或Cal具有较高的局放水平；C）带输人阻抗的测量系统（对平衡回路，还需要第二个输人阻抗）；d)背景噪声足够低的高压电源（参见第9章和第10章），以便在规定试验电压下对规定的局放值进行测量；e）背景噪声足够低的高压连接（参见第9章和第10章），以便在规定试验电压下对规定的局放值进行测量；f)有时在高压端接入一个阻抗或者滤波器，以减小来自供电电源的背景噪声。注：对于图1一图3所示的局放基本试验回路，其测量系统的藕合装置也可放在高压端，即祸合装置与Ce或C＊交换位置；这时可用光缆来连接藕合装置和测量仪器，如图la所示。不同试验回路的其他情况及特性在附录B和G中考虑。4.3视在电荷测f系统4.3.1总则局放测量系统可以分为几个子系统：藕合装置、传输系统（例如连接电缆或光缆）和测量仪器。一

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般，传输系统不会对回路特性产生影响，因此不予考虑。4.3.2藕合装置藕合装置是测量系统和试验回路的一个主要部分，其组件是针对特定的试验回路为达到最佳的灵敏度而专门设计的。一台测量仪器只能与特定的藕合装置相配。藕合装置通常是一个有源或无源二端口网络，它把输人电流转换成输出电压信号。这些信号由传输系统传给测量仪器。藕合装置的频率响应按输出电压与输入电流之比定义，其选择至少要有效防止试验电压及其谐波频率进入仪器。注1：虽然单个藕合装置的频率响应是没有意义的，但输人阻抗的数值及频率特性很重要，因为输人阻抗与Ck及C.会相互影响，故是试验回路的主要部分。注2:祸合装置与试品之间的连接宜根据实际尽量短，以减小对测量带宽的影响。4.3.3测f视在电荷仪器的脉冲序列响应只要输人脉冲的幅值频谱至少在测量系统的带宽△f内是恒定的（见图5)，那么，测量仪器的响应是一峰值正比于单极性输人脉冲电荷的电压脉冲。此输出脉冲的波形持续时间及峰值由测量系统的传输阻抗Z(f)确定。因此，输出脉冲与输入信号的波形和持续时间可能完全不一样。在示波器上显示一个个输出电压脉冲有助于识别局放的起因并将它们与干扰区别开（见第10章）。电压脉冲既可以用试验电压触发的线性时基显示，也可以用与试验电压频率同步的正弦时基或椭圆时基显示。此外，特别推荐用指示仪器和记录仪对重复出现的最大局放值进行定量。用于交流电压试验的这类仪器的读数宜基于模拟峰值回路或者基于软件的数字式峰值检测回路，它们的充电时间常数非常短、放电时间常数不大于0.44s。不论这种仪器采用哪种显示方式，需要满足以下要求：对由已知脉冲重复频率N的等距离及等幅值脉冲电荷q。组成的脉冲序列，系统的响应应使仪器的读数R符合表1给出的幅值。当N=100s-‘时，假定此类仪器的量程和增益可以调节到满刻度或者100％显示。用于产生这些脉冲的校准器应符合第5章中的要求。表1局放测f仪器的脉冲序列响应

N/(1/s)1251050）100

Rm}/t％）355576859495

Rm,x/(％）45658695104105

注1：这一特性必须满足以使不同类型的仪器获得的读数具有一致性。对所有量程均应满足这一要求，对在本标准发布之前已经使用的仪器不必要求满足这些要求，但宜给出R(N）的实际值。注2：被测参量可以由指针式仪器、数字显示器或示波器显示。注3：规定的响应可以由模拟或数字信号处理得到。注4：本条规定的脉冲序列响应不适用于直流电压试验。注5：相关技术委员会可规定特定装置的不同的特性响应。4.3.4宽带局部放电测，仪这种仪器与藕合装置组合成一宽带局放测量系统，它用具有固定上下限频率值f2和f，的传输阻抗Z<f）表征，在低于九高于f2时衰减很快。f,f2和△f的推荐值为：30kHz蕊fl簇100kHz九簇500kHz100kHz镇Af（400kHz注：同一测量仪器与不同的藕合装置组合可以改变传输阻抗，但其总的频率响应宜符合推荐值。这种仪器对局放电流脉冲（非振荡的）的响应一般是一个良好阻尼的振荡。局放电流脉冲的视在电荷4和极性都能由此响应确定。脉冲分辨时间T,很小，典型值为5fls-10"o

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4.3.5带有源积分器的宽带局部放电RJR仪这类仪器包括一频带特别宽的放大器，随后是一电子积分器，它由电容电阻积分回路的时间常数来表征。此积分器对局放脉冲的响应是一个随放电的电荷总量瞬时值增大而增大的电压信号。假定积分器的时间常数远大于局放脉冲的持续时间，则信号的最终幅值正比于总的电荷量。实际上，Ifs范围的时间常数是比较典型的。对连续的局放脉冲的脉冲分辨时间小于10tsa注：这类仪器的上限频率可达几百kHz，这是通过计算放大器和有源积分器组合在一起时的时间常数得出的。4.3.6窄带局部放电测f仪这类仪器的特点是带宽△f很小，中心频率f.能在很宽频率范围内变化，此频率变化范围中局放电流脉冲的幅值频谱接近不变。of和f。的推荐值为9kHz（of成30kHz50kHz<,f?C1MHz进一步推荐在fm士△f频率下的传输阻抗Z(f)宜比峰值通带值低20A.注1：在实际视在电荷的测量中，只有当测量值与fm为推荐值时的检测值一致时，才可采用中心频率fm

1MHz.注2：通常，窄带仪器和具有高通特性的藕合装置一起使用，高通的通带包含仪器的频率范围。如果采用谐振藕合装置,fm必须调谐到并固定在辆合装置和试验回路的谐振频率上以得到不变的回路刻度因数。注3：本标准中具有准峰值响应的无线电干扰仪不适合视在电荷4的测量，但它们可用于局放的检测。这类仪器对局放电流脉冲的响应是一瞬态振荡，其包络带中正、负峰值与视在电荷量成正比，与电荷极性无关。脉冲分辨时间T,很大，典型情况为80[Ls以上。4.4对数字局部放电测，仪的要求数字局放仪最基本的要求是：显示重复出现的最大局放值，并且仪器应符合4.3.3中的要求。另外，数字局放仪可以记录和计算以下一个或几个参量。a)t;瞬时产生的视在电荷4='+b)在各个视在电荷4、产生的时刻t‘测得的试验电压瞬时值ucoc)发生在时间t;的局放脉冲出