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1規范涉及的內容
本規范涉及電子變壓器電暈——局部放電——的檢測方法及其量值的測量；其中包括了測試條件、測試設備、測試要求和測試設備的校準等。
2測試目的
電暈即局部放電是一種電離現象，電暈可使受其影響的某些絕緣系統的性能下降。電暈對電子設備具有多種危害性。其危害存在的形式表現為，電路中產生噪音、寄生電壓或電流脈沖，甚至還有使電路完全失效的重大有害影響。產生這種有害現象的電暈之場所大部分是在高壓電中所使用的變壓器與電感器件上。電暈即局部的放電可能不影響電路的性能，但也應加以重視，列入產品的品質指標加以考量，因為電暈對元器件的使用壽命是有不利影響的，嚴重時可能破壞元器件，所以在有些應用場合，電暈被列入產品質量指標的判據。所以，在電子變壓器設計制造中，保證其絕緣系統在工作電壓應力下無電暈放電是十分重要的工作。電暈放電的量值或強度通常是很低的，故對它們進行檢測需要使用非常靈敏的電子測量儀器和相關技術。
我們在此推薦的測量規范是IEEE436-1991標準，它推出了使用電氣設備對電子變壓器電暈（局部放電）實施測量的統一規范，其中包括施加電壓應力的多種方法，主要把正弦波電壓施加于模擬的直流、交流電壓的組合上，在此會遇到電壓應力的類型與條件限制以及放電脈沖能量的容限等問題。本規范還對所推薦的測試條件及專用的測試技術進行了討論。
在電子變壓器電暈的測量中，應結合下列標準與規范進行：①ASTM D1868-1981(R1990)，Standard method for detection and measurement of partial discharge(Corona)Pulses in eveluation of insulation systems(在絕緣系統評價中局部放電（電暈）脈沖的探測和測量的標準方法)；②IEEE Std100-1988，IEEE Standard Dictionary of electrical and electronics terms-4th ed.[ANSI](電子和電氣術語的IEEE標準詞典)；③MIL-T-27E，Military specification transformers and inductors (Audio,Power,and high-Power Pulse),general specification for (4 April 1985)[軍用特種變壓器和電感器（音頻變壓器、電源變壓器和高功率脈沖變壓器）通用規格]。
3測試條件
3.1IEEE標準436-1991測量規范的適用范圍
適用于電子變壓器的本測試條件包括了適用于電源變壓器的各種結構和電路布局，同時還包括了具有特種電路性能及對絕緣系統存在電壓應力的電感類器件；頻率范圍則包括了由直流到微波頻段以及這些頻率的所有組合。以下敘述的本規范有關內容中，其頻率范圍限于1~200Hz的正弦波外加的電壓進行檢測與測量。對更高頻率的或非正弦波形的外加電壓進行電暈放電的檢測與測量，需要采用專門的技術；這是因為放電脈沖本身具有很寬的頻譜，而其中的某一部分有可能就在工作頻率的范圍之內。
3.2可行的電暈測試條件
我們已經知道，要取得電暈（局部放電）情況測量的精確結果，就必須再現變壓器在使用過程中的瞬變狀態。當然，要完全確保準確的條件與環境狀態是不切合實際情況的。所以，對于電暈測量的基本要求與條件，我們建立了以下假設與限制。
3.2.1實施電暈測量的頻率
電暈（局部放電）與施加于變壓器的峰間電壓呈函數關系。其條件是該電壓不含中間峰值，而且該電壓施加于元件上的時間要長到足以發生電離。電暈的測量可以在低于2000Hz的任何頻率進行，不一定要在電路的工作頻率上進行測量。但是，電暈放電是受到測試頻率影響的；隨著頻率的增加，絕緣體內的離子對快速變化的外加電場的響應時間也會發生變化。由此而得到的非均勻的內部電壓應力將導致電暈的起始電壓降低。因此，在解釋對于用工作頻率以外的頻率完成測試結果時必須格外小心。
3.2.2固體絕緣體中的氣隙對電暈的影響
固體絕緣體中氣隙內部的電暈放電可將該放電電壓的一部分電壓應力轉移到固體絕緣體上，由此而減小了對空隙的電壓應力。這就消除了固體絕緣體上附加放電的必要條件，直到氣隙中放電所產生的電荷耗散掉，或者直到外加電壓應力變化增大到足以重新形成電暈放電所要求的程度。
a.用直流電壓測試電暈
當外加電壓為直流電壓時，它產生連續電暈（重復地發生的放電）的話，所要求的直流電壓應力要比用交流電壓時更高。使用外加直流電壓產生連續電暈所需要的過壓主要取決于固體絕緣體的電阻，電暈放電形成的電荷經由該絕緣體耗散后才能重新形成電壓應力。這就意味著在僅以直流電壓應力為特征的設備中，電暈放電狀態應該用外加直流電壓來測量。當外加電壓超過變壓器的峰值工作電壓時，必須給出警告，因為電暈放電起始電壓與絕緣體擊穿電壓之比可能十分接近于1。不過當外加電壓為交流電壓時，這個比值可能會低于0.5。
b.用直流、交流電壓的結合電壓測試電暈
當施加于固體絕緣體的電壓應力為直流與交流電壓的組合時，連續的電暈放電將由峰間電壓（可以通過求解直流電壓與峰值交流電壓之和算出）產生，因而似乎就會發生連續電暈放電了。這就意味著在以交直流電壓組合的電壓應力為特征的變壓器中，應該用交流測試電壓進行測量，其大小可用一只峰間電壓表確定（見如下4、5節介紹）。
3.2.3電暈放電脈沖的上升時間
假定電暈放電脈沖電壓有足夠高的增加率，其在整個電路中的初始分布值由電路的電容值來支配。
3.2.4電暈放電的電路響應
電路（包括絕緣系統）對頻率及其諧波的響應會使電暈放電的測試變得復雜化。方波、單向脈沖波、快速閉啟開關或高的頻率都要產生應力場。一般情況下，使用的測量頻率低于產品的額定設計頻率的測試電壓是合適可行的。但是，當以感應的方式施加這些電壓時，則各有不同要求，必須首先了解測量注意事項，否則可能形成磁心飽和。
3.3信噪比
通過將所有的電磁干擾（不要考慮其起源）噪音信號降低到小于可測量的最小電暈放電電平幅度的1/2，使形成2比1的最小信噪比。
3.4鑒別器件的信號靈敏度
在電暈放電測量之前，應對裝配有利于隔離的和識別電暈放電電路中的器件進行信號電平的靈敏度鑒別，以確定受測量器件中規定的最小放電電平以及測試系統中另外存在的干擾信號電平。
4測量設備
定量地測量電暈放電所需要的設備器件包括以下主要組成部分：一臺測試電壓源、一個耦合電容器、一臺電暈檢測儀（通常是一個兼有放大器和示波器功能的儀器）、一個耦合阻抗、一臺標準脈沖發生器、校準耦合電路（常含有一個校準電容器）和受檢測變壓器。圖1和圖2示出了采用這些設備、器件組裝成的幾種電暈放電測試電路中的兩種。選擇檢測電路需要考慮下列因素：受檢測的變壓器大??；該變壓器是與地隔離還是接地；引線中的寄生電容量最小以及綜合檢測的靈敏度較高。
4.1測試電壓源
測試電壓源通常采用可調節電壓的，同時應能提供比電暈放電起始所需要的電壓應力更高的電壓應力。若采用交流測試電壓源，則在施加了測試負載時，其總諧波失真（THD）應該小于5%。電壓波形不必是純正的正弦波，但是不得含中間峰波。電壓波形應該使用峰間電壓表來測量。示于圖1和圖2中的測試電壓源連接處的串聯電感器應具有約10MHz的自諧振頻率。為了消除掉電壓源的噪聲，還需要進行電磁濾波。
在電暈放電檢測中，可以通過自激勵的方法在繞組兩端感生高壓應力來替代外部提供的檢測高壓電源。用這種自激勵方法，就是在變壓器低壓繞組用一個低電源（含一條濾波線）激勵，這種電源的波形特性與以上所述外部電源的相同，利用變壓系數在受測繞組兩端產生高壓應力。在這個繞組中的應力分布以及由此引起的電荷分布都將不同于外加電壓的情況，而且整個繞組處于一個共同的電勢上。不過，經過修正后的分布也許能夠更好地體現實際的工作情況。圖3示出了圖2所示電路所要求的經修改后的與被測變壓器的連接方式。圖1所示的電路不適合用于自激式測試。圖2所示電路的有關要求、設備元件和測試規則以下將會闡述。
4.2耦合電容器
耦合電容器是用來隔離檢測器和測試電壓的。另外還有一些隔離方法，如用變壓器、并聯的T型RC濾波網絡（見圖4所示），但決定采用哪種隔離方式，要根據下述要求來定；即由校準電壓和電暈放電脈沖電壓初始劃分的電路電容確定。要求的電容值應相對于其它的電路元件參數加以選擇，其目的是得到電路所希望的靈敏度。通常的情況是，增加電容值可以提高電路的靈敏度。在頻率為60Hz時，電容值在100~200pF的范圍內一般就令人們滿意了。在更高的頻率上，電容值則應低一些。
4.3耦合阻抗
耦合阻抗是為脈沖放大器的輸入端提供放電脈沖電壓的。該阻抗既可以是電阻性的，也可以是電感性的，選擇其中的哪一種阻抗取決于檢測系統的測試頻率及其它部分的構成。耦合阻抗要連接到電暈檢測器上，即接在檢測器的輸入端上。
4.4電暈放電檢測器
電暈放電檢測器通常是由一個放大器和一臺信號讀出儀器如示波器構成。
4.4.1放大器
檢測電路中放大器的作用是以適當數值的電平為信號讀出儀器（如示波器）提供放電脈沖電壓。應對放電脈沖電壓的帶通特性加以選擇，以便能夠最大程度地衰減測試電壓的頻率及其諧波，以及其它任何的不需要的信號?？梢杂貌⒙揟型RC濾波網絡從放大器的輸入電平中消除測試電壓頻率，同時仍能精確地傳送電暈放電脈沖。
4.4.2信號讀出儀器
通常是用一臺示波器來顯示、讀出來自放大器的信號。示波器非常適合用來檢測相對于測試電壓是單個的放電脈沖及其相位的狀態。當檢測中要求更多數據時，示波器常常作為主要的讀出儀器與一個或多個其它的儀器結合使用。后者所指的儀器包括峰間讀數電壓表、圖形記錄儀和脈沖計數器等；當檢測中需要根據脈沖幅度和脈沖重復頻率來分析確定放電脈沖的頻譜時，這類儀器尤其發揮作用。
4.5標準脈沖發生器
標準脈沖發生器就是檢測中的脈沖源，當把它適當地連接到受測設備器件的引線上時，便在檢測系統中產生了一個響應，其幅度接近放電脈沖的響應。這個脈沖的上升時間不應大于0.1μs，下降到半峰的時間不應大于1ms。標準脈沖發生器的輸出阻抗與校準電容器串聯；這個阻抗必須要小，這樣，輸出脈沖的幅度才能被限定到至少為±3%的精度。而且必須知道阻抗的具體數值，以便能夠計算出它與耦合阻抗并聯后的總阻抗。一個輸出阻抗為50Ω的典型方波發生器，即可滿足以上這些不同的要求。
4.6校準耦合電容器
校準耦合電容器將標準脈沖發生器連接到受檢測的絕緣裝置（一般為受檢測的變壓器）引線上。相對于被檢測設備或元器件的內部電容，校準耦合電容值要小得多。通常情況下，頻率為60Hz時，最大值取20PF是恰當的。如頻率更高則電容值應更低。校準電容器的實際電容值應該是已知的，其精度應與標準信號源脈沖的測量精度等同。校準耦合電容器還應具有適當的額定電壓，以便其在測試過程中測量放電信號的大小時，能夠隔離校準設備。
4.7控制儀表
控制儀表應具備3%的精度。對于交流測試電源，選用的儀表應該是一臺峰值電壓表（見圖5中的電壓表）。要使用正弦波均方根值來校準這類測量電路，以便于測試的電壓可以用均方根值單位表示。當是通過自激勵方式感生測試電壓時，應該直接測量峰間電壓。
5校準
5.1偏轉靈敏度
對測試電路進行校準的目的，是在于根據放電脈沖幅度或端線電暈電荷來確定電暈檢測器的偏轉靈敏度。偏轉靈敏度受試件的電容量、寄生電容量和放大器增益的影響。由于以上因素受到試件的不同變化而發生改變，所以必須對整個測試電路進行校準。這是測試步驟中的工作之一部分。由于上述影響因素隨時都在發生變化，故必須校準，使電路在校準狀態和測試狀態下，放大器的增益應保持不變。
5.2實施校準
在通常情況下，無論在加測試電壓之前還是之后，都應在試件不帶電的情況下實施校準。當需要測量信號強度時，即應接通校準設備。所有這些校準測量都應在零測試電壓上進行驗證。
5.3校準方法
為了實施校準，需從校準脈沖發生器中將一個已知幅度的脈沖電壓引入到電路中的試件引線處，即檢測放電脈沖點處。在讀出裝置（比如是示波器）上觀測信號的大小，放大器的增益要置于觀測實際電暈放電所要求的電平上，測量校準脈沖引起的最大偏轉。根據這種測量結果以及電路的常數，計算出讀出裝置對放電脈沖的偏轉靈敏度。
5.4計算檢測靈敏度
為了簡化檢測靈敏度的計算，器件端線電暈放電脈沖電壓（即受測變壓器引線上的電暈放電脈沖電壓）及校準脈沖電壓二者都被認為是階躍函數，而且認為整個電路的初始分壓電路的電容量確定。在ASTMD186-1981[1]中推導出了幾種可行的校準電路的靈敏度的方程式。
6電暈放電的測試方法
在正常工作狀態下，當對變壓器絕緣體施加電壓時，測試電壓即對其施加應力，它們包括繞組間的應力、繞組內的應力、偏壓應力和端接應力，一般情況下，由于采用變壓器的電路對測量變壓器的這種應力是不適合的，所以，測試電暈放電的設備應盡可能逼真地模擬工作狀態。為了達到這個要求，可以把電子變壓器和電感器分成三類。如果要對變壓器的工作狀態實施全面評估，則在測試時可能要施加多種外加電壓。
a.第一類
第一類變壓器或電感器對工作中遇到的外加電壓或感應電壓完全絕緣。在這類變壓器電感器中，繞組間絕緣或繞組與地間絕緣，都需要針對電暈放電進行測量。測試電壓施加于正常工作狀態時受到應力作用的絕緣體的兩端。這一類變壓器電暈放電的測試一般不用感應電壓方式。
b.第二類
第二類變壓器以限定的電壓工作，也就是在變壓器特定絕緣體兩端所施加的電壓被限制為或者只是直流，或者只是交流。這種限制由外部電路或者連線的要求來決定。測試電壓可以直接由外部施加，也可以在待測試絕緣體的兩端由感應產生，這可根據測試要求選擇。
c.第三類
第三類變壓器在其繞組內部，從繞組的某幾個部分到其它繞組或電路元件，或者以上情況的任意組合，都有感應電壓應力產生。而測試電壓通常通過下列方式感生：由受測變壓器內部變壓感生，自耦變壓器感生，或在受測繞組兩端直接施加。在通常情況下，每個繞組中都有一個點接地或者接到共用的基準點上。當對以上第二類變壓器的無限制的繞組進行電暈放電測試時，測試過程應在高壓情況下或接地情況下反復我多次進行，目的是為測試繞組和端接器件的引線電暈。
7測試條件要求
除了有特殊的要求，一般滿足以下條件即可獲得有效結論。
7.1環境條件
實施電暈放電測試，環境溫度應在25±5℃，大氣壓為101KPa±20%，相對溫度為70%（最大）的環境下進行。測試前，應將變壓器置于上述環進中不少于8小時，使其適應這種環境。
7.2校準靈敏度
實驗證明，測試電暈放電的狀況就是測試其有效的放電能量：
W=1/2 QaVi
式中，Vi—電暈放電外加電壓(KV)(最大均方根值)，Qa—校準靈敏度（單位bQ—皮庫侖），W—電暈放電能量(mμJ—毫微焦耳)。
測試設備的靈敏度通常用皮庫侖表述，電壓則用均方根值為單位，所以：