局部放電

背景

局部放電(PD)是種放電現象，在高電場應力下在絕緣系統之間電極尚未完全橋接，進而導致絕緣崩潰。局部放電可能發生在絕緣系統的任何位置，當電場強度超過絕緣材料的耐受強度。作為與高壓系統相關的諸多故障排除機制，透過採用局部放電測量方式，可提早偵測到局部放電活動，進一步防止操作故障甚至更嚴重的後果。

局部放電測量

直到現今，就預防電氣故障而言，局部放電測量被視為是最有效的診斷方法。當出現局部放電活動時，同時也有著各種不同現象，諸如：光、熱、聲音、化學副產物、電磁信號等，均能透過適當的方法檢測到。在此建議中，我們將透過超高頻磁場耦合(圖2a)的方式，並搭配超聲波方式(圖2b)作為補充方法。兩種技術均符合IEC 62478─透過電磁和音波方法來進行局部放電測量，該方法提供了標準化的在線測試方法。  

磁場耦合的局部放電測量方法

關於在線局部放電測量理論，電纜終端便是很好的例子。每當電纜終端內部發生局部放電時，局部放電脈衝訊號會以波形形式流經整條電纜。從下面的公式，我們得知瞬態電流IE(t)，將導致瞬態電壓UE(t)產生變化。
瞬態電壓(t)=瞬態電流IE(t) *電纜電阻                                                
其中 UE(t)為瞬態電壓
 IE(t)為瞬態電流
Zw為電纜電阻
電纜與接地線之間局部放電的脈衝電流IE(t)傳遞，將會產生磁場。此時，可使用電感感應器，如：UHFCT和Rogowski線圈來測量由瞬態電流所引起的磁通量，此極為電磁耦合原理。(圖四)
 
根據局部放電測量理論，局部放電訊號可透過電纜終端的接地線進行測量。對於磁場測量而言，高頻CT(HFCT)是種常見的感測器類型，然而高頻HFCT的頻寬通常在20MHz以下，該頻帶的雜訊影響相當大。因此，於此種頻寬的在線測量所提取的信噪比相當低。在特定頻寬範圍內，因為雜訊過大，故局部放電訊號將難以測量。於本文中，我們將探討超高頻感應器能以何種方式改善信噪比，來提高測量效率。超高頻感應器與電磁耦合的作業原理相同，以測量脈衝電流的磁變化方式來進行之。
   

超高頻方式之優點

 
在比較中，我們將超高頻和高頻感應器安裝於相同設備，並使用校正器輸入訊號，來進行比較和分析結果。結果顯示透過波形和頻譜分析，高頻-CT呈現出更高的背景噪聲。