高电压技术990406高电压技术HIGHVOLTAGEENGINEERING1999年第25卷第4期Vol.25No.41999局部放电脉冲波形特性分析郑重谈克雄高凯摘要根据局部放电特性，设计了测量电阻和测试回路。经检验，表明该回路具有灵敏度高、测量准确、对脉冲波形畸变小等优点，可用于测量局部放电脉冲电流波形。采用此装置测量了空气中尖板电极电晕及火花放电、电机模型线棒中气隙放电、线棒端部表面电晕及滑闪放电和油中尖板电极放电的脉冲电流波形，并对各类放电脉冲的主要时间特征进行了归纳。关键词局部放电放电脉冲电流脉冲波形PulseShapeCharacteristicAnalysisofPartialDischargeSignalsAbstractAccordingtothefeaturesofpartialdischargepulsesanexperimentalcircuitwithmeasuringresistorisdesigned.Thisexperimentalcircuithasbeencarefullytestedandcanbeusedinextractingpulsesignalofpartialdischarge.Withhelpofthisexperimentalsetup,thepulseshapeoffollowingtypesofpartialdischargeareinvestigated:dischargeswithinpinplaneelectrodesinair,cavitydischargeendwindingsurfacedischargeofthestatorwindingbarmodelsandthedischargeswithinpin-planeelectrodesinoil.Thedifferenttimefeaturesofthemareconcludedandcouldbeconsideredasabasisofpatternrecognitionofdischarges.Keywordspartialdischargepulsecurrentofdischargepulseshape0引言局部放电脉冲波形特性，对分析发电机、变压器绕组中放电脉冲的传播规律、放电传感器的频率特性要求及进行放电模式识别具有重要价值［1］。本文介绍放电脉冲信号测量方面的一些研究结果。1测试回路测试电路见图1，放电时试品Cx两端电压会有微弱突变，耦合电容Cp向Cx充电，回路中出现放电脉冲电流i。接入测量电阻Rm，可由输出电压u的波形了解脉冲电流i的变化。但Rm的引入可能使测量产生误差：1)若Rm寄生电感较大，则u将不反映电流i；2)Rm及回路寄生电感影响Cp对Cx的充电，将改变i的波形。为此设计了合理的Rm结构和测试回路，使i波形的测量误差控制在可以接受的范围内。图1中，Rm取100Ω，测量电缆Cm的波阻抗z及首、末端接入的电阻r为50Ω。用8个800Ω的电阻并联，按无感布置方式，构成盘式测量电阻Rm。Rm、Cm及匹配电阻的等值电阻为50Ω。耦合电容Cp利用高压导线的寄生电容形成，其值不超过20pF。file:///E|/qk/gdyjs/gdyj99/gdyj9904/990406.htm（第1／7页）2010-3-2219:33:45万方数据高电压技术990406图1放电脉冲电流测试回路1.1ns脉冲发生器根据阶跃响应来检验测量电阻Rm。局部放电脉冲前沿可短至ns级，用以考察Rm的阶跃信号应有极陡的前沿。使用图2所示MFD-1型脉冲发生器来产生陡前沿阶跃信号。将成形电缆Cf充电至E，闭合汞润开关S，Cf对电阻r(其值等于Cf的波阻抗z)放电，在r上将出现标称前沿0.5ns、脉宽50ns的阶跃波。测试此阶跃波参数时，将电阻r置于测量电缆Cm末端，波形由示波器显示。采用TDS-754C型数字示波器，带宽500MHz、采样率2GHz，理论上可以保证测到0.7ns的脉冲前沿；测得的阶跃波形见图3(a)，前沿为0.7ns，说明此阶跃波的前沿不大于0.7ns，用来检验Rm是满足要求的。图2MFD-1型脉冲发生器原理图1.2测量电阻及回路检验用此方波对Rm(包括测量电缆、两端匹配电阻及示波器)进行检验，输出的阶跃波形见图3(b)，脉冲波形无明显振荡，尽管前沿略缓，但只增为1.3ns，说明Rm的性能是满意的。也使用了TDS-220型数字示波器(带宽100MHz、采样率1GHz，理论上可以保证测到3.5ns的脉冲前沿)来进行测量，此时原始阶跃波和Rm输出阶跃波的前沿都增为3ns。考虑到回路中的电感、电阻也会影响Rm的输出波形，可以接受3ns的测量误差。显然，不宜采用带宽更低的示波器。file:///E|/qk/gdyjs/gdyj99/gdyj9904/990406.htm（第2／7页）2010-3-2219:33:45万方数据高电压技术990406(a)原始阶跃波形；(b)测量电阻输出波形图3测量电阻检验而图1中，Cp、Cx串联后的电容值不超过20pF(对尖板电极其值更低)，因此回路电阻、电容串联造成的时延不会超过3×50Ω×20pF＝3ns。尽量使回路结构紧凑，减小回路电感及其对波形测量的影响。用TDS-220型数字示波器测量了空气中尖板...
