【国家标准(GB)】 旋转电机定子线棒及绕组局部放电的测量方法及评定导则

ICS 29. 160. 01
中华人民共和国国家标准
GB/T 20833-—2007
旋转电机定子线棒及绕组局部放电的测量方法及评定导则
The guidc for partial diseharge measurements and cvaluation on stator barand winding insulation of rotating machinery2007-01-16 发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
标准搜授网各实标准行业资科免费下载2007-08-01实施
规范性引用文件
术语和定义
旋转电机中局部放电的性质
测量系统和仪器
测量的可视化
试验回路
标准化测量
试验程序
试验结果的评价
试验报告
附录A<规范性附录)
附录B（资料性附录）
附录 C (资料性附录)
附录D（资料性附录）
附录E (资料性附录)
附录F（资料性附录）
参考文献
+..++++.+++++....+++.++++.-++++++++.评价标准
使用非电测量法进行局部放电的捡测和定位局部放电在线测量·
外部噪声、骊扰和灵敏度
噪声抑制方花
周故数据和相位可辨识的局放模式的评价具
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GB/T 20833—2007
局部放电（PD）测量是一种评价设备绝缘优劣的灵敏方法，特别在检验新电机定子绕组绝缘质量时，可以评判绕组部件（例如，成型线圈和线榉等）及整体绕组和整体没须定子的绝缘质量。日前转电机的局部放电测量已经为大多数人所接受，但它是从几种不同的研究发展而来的，有着多种不同的测进方法，同时也有多种不同的评定标准和分析方法。因此，需要给那些正在老虑利用局部放电测量来评价旋转电机绝缘系统的用户提供一个测量导则，以统一测量方法。本标准主要参照TEC60034-27E.1【草案了《旋转电机定于统组绝缘筒部放电肉线测量》和IEEE1431一2000≤旋转电机的局部放电测量试用导则》，局部放电的评价标准根据国内-儿家制造厂和试验单位的试验结果统计得到。本标准附录 A 为规范性附录,附录 B~附录 F 为资料性附录。本标准由中国电器业协会提出。本标准由全国旋转电机标推化技术委员会归口。本标准负资起草单位华东电力试验研究院、华东电网公司、哈尔滨大电机研究所广东中试所辽宁省电力科学桩究院、上海咨轮发电机有限公司、山东弃鲁电机制造公司北京北重汽轮电机有限责任公司、东方电机股份有限公司.华北电科院、湖北电试院、河南中试所、国家中小型电机检测中心。本标准主要起草人：李插兴、徐光昶、隋银德、杨楚明、王建军、舒武庆、晚刚、蜀元、潘庆辉。白亚民、阮羚、潘勇、张生德。本标准为首次发布。
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旋转电机定子线棒及绕组局部放电的测量方法及评定导则
CB/T20833—2007
本标准适用于电压等级6kV及以上部有防晕层的线摔或成型线圈的旋转电机，本标准的谢量方法也适用于槽部无防晕层的电机，但测试结果会有不同，本标准不涉及此评价。本标准定义子旋转专电机局部放电的术语，推荐的试验程序和仪的一般要求，试验方法、试验结果和试验的评价标准。局部放电测量应包括下列内容：a）测最系统和仪器；
b)试验回路的布置；
r）试验程序的标准化：
）噪声的降低；
e）试验结果档案，
f）试验绪果的评价。
本标准主要规定了使用频率在0.1Hz~-400Hz的交流电源对旋转电机定子绕组进行局部放电离线测量的电气测量方法。
2规范性引用文件
下列文件中的杀款通过本标准的引用而成为木标准的条款。凡是注日期的引用刘件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用本标准，然而，赖励使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。凡是不注月期的引用文件.其最新版本适用于本标准GB/T7354-2003局部放电测盘（IEC60270,2000,IDT)GB/T16927.1—1997高电压试验技术第部分：—般试验要求（egVIEC60060-1：1989）GB/T16927.2—1997高电压试验技术第二部分：测量系统（eqV【EC60060-2：1994）IEC60034-27旋转电机定子绕组肩郝放电离线测量（草案）EEE1434.2000旋转电机的局部放电测量试用导耻3术语和定义
GB/T354—2003中的局部放电般术语和定义适用于本标准，另外本标准根据1Eg60034-27给出适用于旋转电机局部放电测量的未语和定义。3. 1
局部放电parlialdischarge；PD导体间绝缘仪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。本标准中的局部放电包括：槽放电、绝缘内部放电、线棒脱壳放电和端部表面放电。3.2
离线测盘off-line measurement在旋转电机停机状态下进行的测量。指断开电机的电源，试验电压归一个独立的电源供应。3.3
在线测量 on-line nicasuremenl在旋转电机正常运行时进行的测。1
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端部防晕涂层stress control coating在高压电机的定子线捧和绕组上，从槽部低阻层向端部延伸出来的用于主绝缘外面的涂层或带子。防望层部分搭接在低阻层上,在二者之间应有良好的电气接触,以形成一个均勾的电场。3.5
槽部防晕层conductive slot coating覆在或涂手定子续排(绒圆)槽部主绝缘外的半早体辈/漆，通常称作半导体层。该层与定了铁心形成良好的电气接触。
电阻型检温元件resistance temperature detector:RTr用于定于绕组温度测量的电型元件，通常位于槽内上层和下层线棒之间。3.7
槽放电slot diseharges
在定子内线圈或线棒的绝缘表面与接地铁心叠片之间发生的放电。3.8
绝缘内部放电iiterual discharges绝缘内部空隙发生的效电。
端部表面放电surface discharges伸出定子铁心槽部的定于线圈或线摔的绝缘表面上发土的放电。3.10
脉冲高度分布 pautse height distributrn在设定的相位们隔内，一系列幅值在一定范围内的脉冲数目。3.11
脉冲相位分布pulse phase distribution在设定的相位间隔内一系列相位在一定范围内的脉冲数目。3.12
局部放电模式 Partiat distribution Pattern预先设定的时间间内，一蒸列相位和蝠值在一定范围内的脉种数过3.13
耦舍装置coupling device
鹅合装置通常是指一个有源或无源的四端网络，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。合装宜的频率将应按输出电乐与翰人电流之比定义，其选择至少要有效防止试验电压及其谐波频率进人测量系统。3. 14
高放耦合单元PDcouplingnit
一个局放耦合单元由-一个低感的高压耦合电容和一个低压耦合装置串联而成。3.15
重复出现的最大局放值 largest repeatedly oceurring PD magnitudeg
重复出现的最大局放值为由测量系统记录到的最大脉冲序列的响应（GB/T7354一2000，4.3.3）。或者认为具有每秒10 个肽冲重复率(5)的一个局放脉冲值,它可以直接从一组脉冲高度分布定量出。
标准技授网各尖标准行业资科免费下载4旋转电机中局部放电的性质
4.1局部放电的机理
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通常，局部放电（PD)发生在绝缘材料介电特不均勾的部位。在这些部位，局部电场强度可能集中。由于局部电场强过高，会导致该部位局部击穿。这种局部击穿并不会导致绝缘系统的完全崩溃。局部效电的发展一般需要一个空气穴，例如绝缘内部的、靠近导体的或者绝缘分界面的气体孔穴。在有效流电压源的情况下，绝缘系统中某个部位的局部电场强度将随著电压升高面增加，一旦局部场强畸变超过该部位的击穿场强，局部放电就开始发生。因此在交流电压的一个周期内可能会产生大董的局部斌电脉冲。
放电时传递的电荷量与不均匀介质的具体特性有密切关系，诸如尺寸、击穿电压和相关材料的特有绝缘性质（例如表面特性、气体种类、气体压力等等）商压电机定子绕组绝缘系统通常会有一些局部放电活动，证无机云母成分对局部放电具有固有的抵抗性。因此，在电机中山现严的放电通常是绝缘缺陷的征兆，但不是故障的直接原因。例如制造质量问题或者服设后的劣化。然而，在特殊情况下，电机中的局部放电也可能直接损害缘并影响老化过程。引发故障的时间可能与局部放电水平无关，但与其他的因素有关，例如运行温度、替楔情况、污染程度等等。
局部效电的测量和分析能有效地用于新娩组和绕组部件的质量控制以及绝缴缺陷的早期检测，这些绝缘缺陷由运行中的热，电环境和机械应力等因素引起，并可能导致绝缘故障。4.2旋转电机中局部放电的类型
因制造工艺、制造缺陷、服役中的正常老化或非正常老化的情况，局部效电可能最终会对定子绕组绝缘系统产生阅穿性的破坏。电机设计、使用材料的特性、制造工艺、运行状况等等，会直接影响主要局部放电的大小位置、特性、发展趋势。对于一台成型的电机，各种局部放电源可以根据他们特有的局部放电行为加以别和区分出来。
4.2.1内部放电
4.2. 1. 1内部孔穴
高压旋转电机设计在制造过程尽量使绝缘系统内部孔穴最小，但在树脂浸渍云母带绝缘系统中仍不可避免地存在一些孔穴。实际上，电机绝缘亲统中的云母阻止了局部放电发展成贯穿性击穿。因此，绝缘内部孔六只要足够小，并且未显著增大，就不会降低电机运行的可靠性。4.2. 1.2内部分层
主绝绿内的分层是由绝缘系统制造过程固化不够彻底或者受运行期间机械或热的过应力而引起的。在一个大的面积上可能发展出大面积的托源，从而导致相当商的能址放电，这将严重地损害绝缘。特别是，分层将减少绝缘的热传导性，并导致绝缘的划速老化甚至热击穿。因此，在评定局部故电行为时，分层应特别重视。
4.2.1.3绝缘与导体间分层
主绝缘与导体间的交界面处的分层是危险的，它会引起热循环恶化，并造成导体匝间或股间的绝缘严损坏。
A.2.2槽放电
因槽部或槽口区域的线摔/或线圈的振动，而导致导电层损坏引起的放电。例如由于沉降使槽锲松动、材料腐蚀、磨损、化学侵蚀或者制造缺陷。高压电机中的槽效电将会加快发展。在出现严重的机械损伤时，将会产生商能的放电，导致主绝缘的损坏并最终引发绝缘故障。在槽放电的发展初期，放电像是接触火花放电而不像典型的局部放电。这种接触火花放电也可以在低电位发生，例如在绕组的中性3
17h羧壁蕴静孙年督静蕴亿
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点附近。尽管检测到的放电现象与最终的绝缘失效之间的时间无法确定，但可能会很短。因此，为了预防该损坏，在早期阶段有必要进行可靠地检测。4.2.3绕组端部表面放电
绕组端部区威的局部放电可能集中在几个局部电场度较商的位置。这种放电通常发生在定子绕组端部不同元件的交界面上。如果交界面设计不周，污染、孔、热效应等使绕组端部的防晕层失效，就不能保证电场分布均勾，线梯端部表面放电将会发展，并将逐渐腐蚀绝缘材料。虽然由于表面影响可能使局部放电行为发展相对较快，但这通常仍然是个非常缓慢的失效过程。此外，局部放电也可能发生在相间，例如在清理不干净的交界面上、在端部突出部分支撑系统的元件上，或者在绕组端部表面上对地之间的效电，
4.2.4导毛粒子
导电颗粒，特别是小的粒子，例如因绕组污染引起：会在菜些部位产生强烈的局部放电的。这可能会导致绝缘内出现“针孔”。
4. 3绕组中的脉冲传播
局部放电发生时，局部放电电流可看成一个上升时间只有几个纳秒的瞬时脉冲！由于短脉冲的频谱较宽，而定子绕组表现为一个分布参数的试品，这就会出现行波和复杂的电容电感合现象及谐振现象，因此需考虑局放脉冲传播现象，由于行波的衰减畸变，友射和交叉耦合，绕组终所记录的局故信号波形和幅值与韧始发生时不同。故旋转电机的局部放电测五猎作以下儿点说明。日）局效源到传感器的传递函数是未知的，它取决于电机的结构，并决定了定子缆组的频率响应，扇放源的能量可规作对绝缘侵蚀的程度，但它不能直接测盘到。定子绕组的特有高频传输现象所产生的终端局放信号，可规为被试电机和局放源位置的6
特征。
C）当行波通过绕组时，局放信号的特商频部分开始衰减，这与局放初始状态有关，在试品的终端上也许无法检测到。
因此，上述提到的现象不仅与定子绕组结构有关，而且与局放检测系统包括拥合装置的频率响应有关，这将大大影响绕组终端上的信号检测特征。5测量系统和仪器
5.1总则
根据GB/T7354一2003要求，本标准主要描述局部放电的电气谢量方法，这是因为局部放电的地气传导测量是最通常的评价旋转电机绕组绝缘的方法，非电量法测量和定位将在附录B中介绍。搞部故电测册系统可以分成如下儿个子系统，耦合装置，传输系统（例如连接的电缆或光缆）和测盘仪器以及校正装置。一般情况下，除某些信号可能会衰减外，传输系统不会对回路特性产生影响，因此对这部分不做特别考虑。
5.2测量系统频率响应的影响
局部效电检测系统（包括局部放电耦合单元）的频率响应决定了能检测到多少来自绕组的局部放电信号能量。因此，系统的频率响应，特别是使用的合单元的类型，对检测的整体灵敏度有相当大的影响，由于下限截止赖率的不同，下列定性关系对整体绕组测量基本是适用的：a）低频测量，灵敏度较高，不仅能测到线摔/线圈中近传感器的局部故电，也能测到那些源自于绕组中更远处的局部故电。然而，低频范国会较多地受到噪声和骥扰的影喇。b）特高频测盘，只能获得局部放电全部能量一小部分，仅对源自于近传感器的信号具有较好的灵敏度。然而，这个颊频率范围可能较少受到噪声和骚扰的影响。4
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对于离线局部放电试验，为了获得源自于整体绕组的局部放电信号的合适的灵敏度可在较高赖率范围内改善信噪比，旧建议使用宽带局部放电阅量系统，其赖率响应具有上截止频率约1MHz。根据GB/T7354--2003，下限截止频率应该在几十k1Iz的范围。为了详细分析在终端附近发生的局部放电，可采用要广的高频范围辅助测试，以提供更有用的信息。应该注意，绕组的结构和使用的测回路，在局部放电测量设备的频率范围内可能发生谐振现象，因此也会影响局部放电测量结果。5.3局部放电耦合单元的影响
定子组的离线肩部放电测量和绕组部件的局部放电试验，常常使用电容式耦合单无。它由一个高压电容利一个低压耦合装置串联构成。在测量独立的绕组部件时，耦合装置也可以与试品串联连接(见图 5b)。低患树合装置连接到传输系统。高压电容，耦合装置、传输系统以及盘系统的输入阻抗表现为一个高通滤波器。因此，增大输入阻抗或者采用更高的电容值将增加灵敏度。图1示意了一个理想化的局部放电脉冲的频率响应和不同的局部放电耦合单元的传输两数，耦合单元有一个高压电容器，低压侧有一个阻性测量阻抗Z，K。图中标出的局部放电脉种和合单元的顺谱的重叠部分，表示5ns的RC时间常数能测到的信号能量。实际情况，由干寄生电感和电容的影响，这种系统兼现出带通滤波器的特性。商乐
PD热会单元的时间常款
2m=R:t -
低辞止率，%—1/（2元7)
耦合单元的
时间常嫩（ns）
500060
1.-.....d.-.
PD脉数造
学检到
频率/Hz
围十不同时间常数的耦合单元和同部放电脉冲的频率响应5.4宽带和窄带测量系统
5.4.1宽带系统
根据6B/T7354规定，周部放电谢盘系统的带宽超过100kHz.就定义为宽带。对旋转电机来说，宽带测盘系统通常使用的频带接近1MHIz。有些测量系统使用的频带到 500 MHz。系统的频带决定了耦合装置的频率响应和测盘仪器的信号处理。5. 4.2窄带系统
牵带局放测量设备的特点是频带较窄在9kHz-30kHz之间,带中心频率在至1MHIz频率范围内变化。在云母绝缘材料内通常会产生大量的局部放电，故振荡脉冲衰减时间长的放电会导致连续放电脉冲的互相叠加见图2）。这样可能会引起个别脉冲电荷的读数误差，因此窄带测量系统在旋转电机的局部放电测量上很少采用。5
仙年客静范
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5. 4. 3平方率
根据GB/T7354一2003规定，平方率一般以平方库仑每秒(C/s)表示，对大的脉冲占了很大的权重。窄带滤波器的中心频率在几个kHz，窄频宽在几百个Hz。滤波器的出结果送人平方率捡测仪，检测结果对按C/s定义超过一定水平之上用分（dB)表示。检按平方率筛选，直到一限值为止。当连续的放电之间的时间随机时，该读数有偏差。在这种情况下，读数与内部放电的能量损耗成正比。宽措测量系统(F,=20 kHz.-180kHz)200mVCURRENT
A.20NmYSURRENT
PON mY: CURRENT
窄带测量系统(D/- 9 kHz , fm vnriable, ZH=1. R MHz. 200
6浏量的可视化
6.1总卿
CURRENT
URRENT
图2宽带和窄带局放系统的典型脉冲响应(e)
CURRENT
事实上对绝缘系统进行评价，应对第5章中所阐述的某一种测量系统的局放数据作适当的处理。绝缘系统的损坏程度和由此造成的事故风险，直接同局放源的性质和特征有关，故有必要获取这种局放源测量的可靠信息。为此，应对局放数据采取不同类型的可视化数据处理。6.2表征局部放电数据衰达的最小范畴评价局部放电特征时，建议便用传统的局部放电测量参数：a
启部放电量：
试验电压(有效值)；
局部故电量印最大的耳复出现的置值，可以用电压（mV）或视在电荷（p）表示.并可以依照CB/T7354一2003确定其数值。原则上说，用于确定局部放电大小的测量单元是任意的。局部放电量Q与施加在绕组或绕组单元上的试验电压U相关，在从这两个参数获得的关系曲线中，不论升离或降低电压，二者的关系表示为函数Q=f(U)。试验电压应根据9.1.5要求至采用持续或阶跃方式升至最高电压值，然后降至最低试验电压。另外，依照GB/T7354,可以由图3中的曲线Q=(U）测定试品的局部放电的起始电压(PD1V)和熄灭电压（PDEV）。起始和熄灭电压与局部放电量的规定的较低阅值有关，该阅值通常是背景噪声水平。因此，用于估计PDIV和PDEV的检测界限可能会明显地变化，它取决于试验期间的背景噪产水平。
图3是Q=了(U)曲线的例子。一般用电压作横坐标,局放量q作纵坐标。电压轴采用线性刻度。将电压值以预先规定的参考值，例如最大的试验电压U以便手比较。局放量坐标值可以是线性的或对数的，主要取决于所局放值的范围。6
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背景噪声水乎
图3局放最与正常测试电压的函数关系Q=f(U/U）6.3表征局部放电数据的其他方法6.3.1总则
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便用数字局部放电量设备时，可捕获在测量时间段内局部放出发生时一系列局放脉冲的视在电荷q:t时刻的瞬时电压值；或工频交流试验电压周波内的相位角虹。每次局放发生时，部放电的测量数据被记录在测量设备上并存档.用于进行分析和处理。依照GB/T7354一2003，能够从局放数据中导出其他量，比如累积电荷、放电电流、平方率、放电功率、放电能量和NN。然而，由数系统导出的同放参益依赖于试验期间的特殊的仪器设置，例如触发水平等等。通过在随后的分析中使用合适的图表，能够将局放测量可规化，进可以评估绝缘系统的状态。不论是局放参数的统计分布、单次测量的局放参数的相位离或者时间离散表达，还是特定参数的所谓的散点图(例如脉冲高度分布,脉冲相位分布、离散相位脉冲高度分布、脉冲序列示波图、局效分布图等等>，都可以用于这一目的。有关局放模式类型的更详细信息以及用丁进一步分析的局放图形可参见参考文献[2]。6.3.2推荐的局部放电模式
局部放电模式可以看作一个局放分布图，在图上特定局放参量与散点图相关联，以便于获得关于局放源活动的信息。一般采用2维局放分布图表示。一种被推荐用于鉴别定子绕组绝缘系统中局放原因的局放模式是一9一封模式,其中对每个单独的局敬脉冲而言,以屑放量9为纵坐标,以发生相位,为横坐标。在散点图中，可以通过采用适当的额色标记来显示每个相位/幅值窗口内的局放发生频率。图4 为一一模式的一个例子。
.....................................
改电发生相位
图4一个中一一局部放电模式的例子维
壁草能
轴数静生
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除了通常的Φ一！一n模式外,其他合适的局部放电测量参数也可用同样的方式来分析,并为以后的分析建立分布图。
7试验回路
7.1总则
局部放电测量试验回路的基本要求是为试品局放检测提供一个合适的条件，在试验回路中除试品外要求尽可能减小其他部件产生的放电。试回路主要包括：
按照GH/T 16927.1GH/T 16927.2及商压测量装置要求提供一个高压电源|高压电源在最高试验电压下产生的水平不超冠 100 pCh）1个电压测量装置：
）1个台适的局放耦台单元，
d）1根连接测延阳抗到危放测量装置电缆，该电缆要求够低的阻尼特性和良好的屏殿；局部放电测基系统：
)背景噪声足低的商压连接，在最高试验电压下不超过100C。为了保证测试感路本影响试品局部效电的测量，根据9.1.6试验程序，试验应先将试验回路电压升至最高试验电压而克明显放电。在测试程序过程中，回路的骚扰不允许大到局部放电规定的最低起始测盐值,在试品和高压电源之间接大一个阻抗或滤波器。起到衰减来自高压电源的骚扰，例如,来自试验变压器、高压导线和套替的局放，戴者试验电压中的谐波进人或接近测量系统的频带于扰。另外，对外部噪声、骊扰和测盘荒敏度的有关信息可参见录D和附录E整个测试回路要求是低感回路，接地连接建议采用低感连接。7.2单个绕组部件
对单个绕组部性（定子线样，线国等)的扇部效电谢量推荐使用符合 GB/T 7354—2003中的两个基本试验回路（见图5]
a）据含装肯 CD与揭合电容器串联商压电源，
连接电缆：
c,——试品→
CD—耦合装性
2-—滋波器：
2.—测低系统输人图抗;
CL——光连按；
C.榈合电容器;
一冠延仪器。
图5基本的试验回踏
L2携合装CD巧试品事联
在图5a)的试验回路中，低电压的耦合装置接在耦合电容器的接地侧。这种接法的优点是适用于接地试品，试品直接接到高压端和大地之间。在这种情况下如果发生绝缘事故，测设备上不承受高压。8
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在图5b)的试验回路中，耦合装置接在试品的接地侧。试品的低压侧同大地隔离。对小电容的试品来说，这个试验回路的灵敏度比图5a)回路要好。图5a)图5b)中的局放测量信号的极性相反。在上述两种试验回路中，保护回路应组合在耦合装置中，并考能承受在试验期间试品可能发生故障时的击穿电流。
7.3整体绕组
局部放电在绕组商压端测量可获得真实的局放信息，它决定于尾形点的紧密连接和测量设备所选的连接方法。
高压电源和局效耦合单元应分别连接至绕组两端，以便利用绕组的阻尼效应来抑制佳导来的骚扰。局放耦合单元应尽可能靠近绕组端。定子铁心正常情况下应可靠接地。图 6 测试回路给出了对U相进行局部放出测量,U.V、W为绕组高压端,X,Y,2为织组的星形侧。山
7. 3. 1推荐的标准测盘
图 6对整体绕组进行局放测量的试验回路电电源
对可拆分星形点绕组的局放测量的接线方式在表1中给出。表2推荐的是可接入星形点和不可接入的星形点的测量方式。为了检查制造后的产品质量应进行局放测量，以使对局部放电结果进行比较和趋势分析。表1和表2推荐了对新的和老化的绕组进行局放测量方法。表1接线方式S1适用于可拆分星形点ID编号
D编号
接线方式S2适用于闲合星形点
可接人星形点
不可接人星形点
对可拆分星形点绕组,S1. 1-S1. 3 与 S1. 4 的测量结果的比较,可以检测和区分出在统组两相之间特别的局部放电源。创如，由于制造缺陷或因运行导致老化的情况根据提供电源的容量和绕组的电穿迅，对整体绕组加压可能比较困难。姐是这样，表1中对可拆分呈形点整体绕组对地的测量可以省去。但对新绕组必须进行。例如，对小电机，制造后来用一个简单的测试程序，甚至对可拆分星形点的绕只进行S1.4一项。但这对绕组来的状况比较和趋势分析只能9
轴舒数静范生
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