局部放电测试仪局放应用

高压输电线路和配电系统的故障检测工作是对绝缘维护人员的一大挑战。主要问题是电晕现象，导体周围的空气分子带电或电离产生电晕放电。更换高压传输线操作过程中的能量损失以及绝缘子的变质退化直至最终衰竭是维护人员的两大顾虑。

电场强度电离绝缘子周围的空气分子时，会产生化学反应，腐蚀金属部件，削弱绝缘化合物能力。电晕放电产生的高能量将导致机械部件的严重损坏，造成非预期性停运和对成千上万客户的服务损失，严重的可导致火灾和爆炸现象的出现。工厂中由电气原因引起的火灾和爆炸根据其现场危险化学物和有毒化学物的状况将产生严重的连锁反应。应用传统的红外成像技术可以发现肉眼所无法察及的热点现象，但电晕、电弧、电痕等现象并不一定伴随明显的升温，并且环境高温也会掩盖这些现象，同时控制柜中的设备也无法用红外热像仪发现。但是，这些现象却会产生明显的超声波噪音，可利用SDT电气设备局部放电巡检仪进行检测。超声波检测系统完善了绝缘检测工作，使人类可以探听绝缘子、线套、变压器、端套、避雷针等故障声响。

应用SDT超声波诊断技术的超声波电晕示踪器是专为电气和绝缘检测人员设计的仪器。该手持式仪器使用电池作为电源，结构坚固、结果精确、操作简便。操作人员几乎不需任何培训就可操作该仪器。用于检测电晕放电、电弧、电痕等电气现象过程中产生的高频超声噪音。仪器使用高灵敏度抛物面传感器检测局放信号，并将其转化为可听得见的声音，使用消音耳机进行局放探听。同时，泄漏信号使用有效值滤波技术进行处理。仪器将模拟输入信号转化为稳定的线性波形数据，然后以数字形式显示于液晶显示屏上，数据可以进行存储或通过RS232接口下载到电脑。

无论是电气室的开关设备检测，还是输电杆塔上的高压线路或变电站的变压器及GIS/GCB、CT/PT的检测，基本原理是相同的，选用正确的超声波传感器，在移动检测仪进行局放检测的同时，通过耳机探听局放声响，当听到局放声响时，调整仪器灵敏度，将仪器逐渐对准局放点。电晕放电等电气现象产生明显的咝咝啪啪声响，酷似煎炸火腿时发出的声响。超声波检测仪的定向性使其能快速定位局放源。持续局放信号通常表示电晕，这种局放潜在很大的浪费，通常会造成绝缘子和线套的早期功能衰竭。不规则的局放信号表示存在电弧和电痕现象，通常出现于开关内部和变压器，这些现象潜在火灾和爆炸危险。

对于高压输电杆塔，仪器操作者和目标绝缘子的距离通常大于60米，使用抛物面传感器放大局放信号和检测范围，同时保持仪器的定向性。激光瞄准和视觉瞄准相结合，可以在一个安全的距离准确定位故障。

电气巡检员过去单独依靠红外热成像技术，如今，发现超声波检测技术在电气检测方面起到很的弥补作用。超声波检测被公认为高压输电管线、变电站、变压器、GIS、CT、PT、电容器、工业开关日常电气检测的一项重要手段。

[含电气设备中的机械故障检测和气液泄漏检测]

一.GIS开关驱动机构故障查找，防止开关拒动误动事故

GIS，是当今电力系统中最为重要的开关设备。GIS内部的开关能否正确动作，是电网能否安全运行的关键因素。高电压等级的GIS开关动作，大部分靠液压驱动或压缩空气驱动，为保证液压驱动和空压驱动系统的正常运行，必须定时启动电机作功加压，以确认系统工作性能是否可靠。但是，由于设备厂商的制作工艺、安装过程或运维失当给设备造成的缺陷，甚至空压机损坏，造成驱动速度减慢或失效事故越来越多，严重威胁着电网的稳定运行，直接影响到人民的生活与生产，社会后果严重。SDT电气设备局部放电巡检仪，利用先进的超声波原理和精妙的传感技术，能生动检知液压和空压系统的内部泄漏，提前发现驱动故障，并以数字和声音的方式告知运维人员进行消缺，确保GIS的安全运行。

二.绝缘子污闪及内部裂纹检测，电缆接头局放检测

各类绝缘子内部裂纹故障和外部污染故障，也急需有效的方法予以检知。当绝缘子周围的空气被电离时，会产生化学反应，腐蚀金属部件，削弱绝缘物的绝缘能力。电晕放电产生的高能量将导致机械部件严重损坏，造成非预期性停运和对成千上万的服务客户造成影响，严重的可导致火灾和爆炸出现。特别是工厂中由电气局放原因引起的火灾和爆炸会因现场危险和有毒化学物的存在产生严重的连锁反应。应用传统的红外成像技术可以发现肉眼所无法察及的热点现象。但是局部放电、电晕、电弧、电痕等现象并不一定伴随明显的升温现象，并且环境高温掩饰了这些现象。但是，这些现象却会产生的超声波噪音，利用超声波检测设备可以准确进行局放检测。

三.GIS/GCB及开关柜、电源柜、通讯柜内部局放故障检测

各地电厂、供电局变电站的GIS/GCB和集控室的开关柜内部局放故障越来越多，急需合适的检测手段来进行预知维护和报警。SDT电气设备局部放电巡检仪适逢其时，GIS/GCB的绝缘介质不同，其内外部局放的传播速度也不同。检测方法或用色谱法或电测法，不仅步骤麻烦、危险，价格昂贵且不能做实时检测。电气运维人员急需一种操作简单、价格合理又操作安全的检测方法进行春检、秋检以及平时预测性维护。SDT电气设备局部放电巡检仪能够完全满足。

四.变压器、母线套管、CT/PT、电容器和电抗器的局放检测

SDT电气设备局部放电巡检仪克服了红外技术只能测量表面热故障、无法检知内部故障及原因的缺陷，成为各国电气运维人员的最佳选择。各地变电站的变压器、母线套管、CT/PT、电容器和电抗器，由于在制造、运输、安装过程中所存在的问题，引起内部局放甚至酿成事故的越来越多，急需合适的手段予以检测。高压系统的超声波检测弥补了热像技术的不足。目前SDT电气设备局部放电巡检仪已成为各国电气运维人员的最佳选择。电气故障在故障点产生超声波，以检查泄漏的方法扫描一片区域，各种特征油炸声、爆音、嗡嗡声可以与不同的故障相关联，通过记录声波来建立故障数据库，并与调度系统或MIS网共享。

五.SF6气体泄漏检测

适用于变电站、电厂中SF6变压器、开关、断路器的泄漏定位，确保SF6设备的安全运行。

1.局部放电测试仪的操作、维护应由能胜任的相关专业人员进行。

2.局部放电测试仪试验现场电压高达几万伏，试验人员应严格遵守所有安全预防措施。试验区域应有明显、清晰的警示牌，现场任何人都应该知道高压区域。直接从事的测量人员应了解测量回路中所有带电元件、高压元件，不直接从事测量的人员应被隔离在试验区域之外。在试验过程中及上电后，任何人不得进入高压区。

3.在试验以前，操作人员应掌握测试线路、测试方法、测试步骤和测试目的。

4.试验现场要整洁、干净，不应存放其他无关的物品。在高压区间的地面上不应有杂乱的金属小块(如裸铜线段、螺丝、螺帽和其它小金属块等)，被试品、升压变压器、耦合电容等应与周围保持适当距离。

5.被试品、升压变压器、耦合电容等表面应保持干燥清洁，因为表面的湿气和污垢会引起表面的局部放电，导致测量异常。

6.试验操作人员按规程要求连接线路，试验区各种金属物体应牢固接地，检查并改善试验区内一切可能放电的部位(如不能有尖、锐角)，特别注意各种地线是否良好接地。

7.在试验开始加压前，试验人员必须详细而全面地检查一遍线路，以免线路接错。特别应关注接地线、高压线和强电回路的连线是否牢固连接。

8.试验异常时，应首先切断电源，再作进一步处理。

(四) 注意事项

1. 在试验开始加压以前，试验人员必须详细而全面地检查一遍线路，以免线路接错。测试仪器处的接地线是否与接地体牢固连接，若连接不牢或在准备工作时掐头去尾线被脚踢断，这将可能引起人身和设备事故。

2.对于连接线应避免将尖端暴露在外，防止尖端电晕放电，尤其对于电压等级较高的局部放电试验，必要时要加粗高压连接线及加装防电晕罩，减小因场强过高引起的电晕放电。屏蔽罩不能与试品的瓷裙相接触。

3. 一般情况下，在试验过程中，被试品在耐压、预升压时局部放电量都比正常值大很多，此时仪器的仪表必然会超出满刻度。为防止仪器损坏，应将仪器的增益粗调旋钮逆时针旋转一档或更多档，以不超出满刻度为标准。当电压降至测量电压时，再将增益粗调开关顺时针旋转一档或更多档，以便记录测量值。

1、局部放电测量法的理论分析

局部放电测量方法分为电测法和非电测法两大类。电测法应用较多的是脉冲电流法和无线电干扰电压法。电测法已广泛用于局部放电的定量测量。

脉冲电流法的测试原理是试品产生一次局部放电，在其两端就会产生一个瞬时的电压变化，此时在被试品、耦合电容和检测阻抗组成的回路中产生一脉冲电流。脉冲电流经过检测阻抗会在其两端产生一脉冲电压，将此脉冲电压进行采集、放大、显示等处理，就可产生局部放电的一些基本量，尤其是局部放电量。

2、局部放电测量仪常用的名词术语

(1)局部放电

局部放电是指在绝缘的局部位置放电，它并不构成整个绝缘的贯通性击穿。它包含三种放电形式:内部放电(在介质内部)、沿面放电(在介质表面)、电晕放电(在电极尖端)。

(2)电荷量q

在试品两端瞬时注入一定电荷量，使试品端电压的变化和由局部放电本身引起的端电压的变化相同，此注入量即为局部放电的视在电荷量。

(3)视在放电量校准器

视在放电量校准器是一标准电量发生器，试验前它以输出某固定电量加之试品两端，模拟该试品在此电量下放电时局部放电测试仪的响应，此时调整刻度系数，确定局部放电检测仪的量程，以便在试验时测量该试品在额定电压下的视在放电量。因该放电量时以标准电量发生器比较后间接测出，而非直接测出，故此放电量称为"视在放电量"。

校正电量发生器是测量局部放电时必备的仪器，它的性能参数直接关系到测试结果的准确性。

视在放电量校准器由校准脉冲电压发生器和校准电容串联组成，其参数主要包括:脉冲波形上升时间、衰减时间、内阻、脉冲峰值、校准电容值等。

校准脉冲电压发生器电压波形上升时间为从0.1U0到0.9U0的时间，衰减时间定义为从峰值下降到0.1U0的时间。

(4)检测阻抗

检测阻抗是拾取检测信号的装置，在使用中，应根据不同的测试目的，被试品的种类来选择合适的检测阻抗，以提高局部放电测量的灵敏度、分辨能力、波形特性及信噪比。

(5)时间窗(门单元)

时间窗是为防止大于局部放电的干扰信号进入峰值检波电路而设计的一种电路装置。因在实际试验时，尤其是在现场做试验时，不可避免地会引入一些干扰，所以，时间窗的使用更显得重要。

时间窗的工作原理是把椭圆扫描时基分成导通(加亮区域)和截止(未加亮区域)两部分,通过改变时间窗的位置和宽度将放电脉冲置于导通(加亮区域)，干扰脉冲置于截止(未加亮区域)，此时仪表读数即为放电脉冲数值，而干扰则不论大小，皆不会影响放电脉冲数值。若此时两个时间窗同时关闭，则仪表读数为整个椭圆上脉冲之峰值。

在试验电压下产生局部放电时，经耦合电容Ck产生脉冲电流，由输入单元拾取得脉冲讯号，经低噪声前置放大、滤波放大器选择所需频带及主放放大后，在示波屏的椭圆扫描基线上显示出放电脉冲，同时也送到脉冲峰值表(对数表)显示其峰值。时间窗单元控制试验电压每一周期内脉冲峰值表的工作时间，并在这段时间内将显示屏的显示加亮，宽度与位置可以改变，进一步加强了抗干扰能力。

局部放电测试仪是研制开发生产的一种新型仪器。该仪器具有灵敏度高、放大器系统动态范围大、测试的试品范围广、操作简便等优点。并采用先进的抗干扰组件和独特的门显示电路，抗干扰能力强，并具有四种高频椭圆扫描，适用于高压产品的型式、出厂试验，新产品研制试验，电机、互感器、电缆、套管、电容器、变压器、避雷器、开关及其它高压电器局

部放电的定量测试。可供制造厂、科研部门、电力部门现场使用。

以崭新的二维及三维图形显示局部放电图谱信息，可单路或双路输入信号，双路输入方式使其具备平衡回路检测、脉冲极性鉴别检测功能。

局部放电测试仪器就其检测方法、测量回路、技术性能参数完全符合GB7354-87及ICE-270局部放电测量标准要求。

纯程控工作方式;全汉字菜单提示;任意存贮、打印;自动生成试验报告;二维及三维局部放电图谱显示;采用数字开窗技术，抗干扰能力强;双通道测量及数字差分技术，可同时测量两个试品或一个试品两个测量点的局部放电信号，可方便地分析局部放电信号的来源。本产品系国家"七五"重点科技攻关项目和电力部"八五"重点推广项目。先后在葛州坝50kV开关站，武汉凤凰山500kV变电站，沈阳变压器厂等对数百台变压器进行测试，工作可靠，操作方便。

局部放电测试仪器采用的检测方法是世界上目前最广泛采用的直接法、电桥平衡法、电流脉冲法，其基本原理:试品产生一次局部放电时，试品Cx两端产生瞬时的电压变化ΔU，经过一耦合电容Ck耦合到检测阻抗Zm，回路中会产生一脉冲电流I，将此脉冲电流I经检测阻抗Zm产生的脉冲电压进行采样，放大和显示处理，就可以测定局部放电的视在放电量等参数。脉冲电流法主要利用局部放电信号频谱中的较低频部分，可避免无线电干扰。

局部放电测试仪器配置RLC型检测阻抗，他测量局部放电产生的脉冲信号，并抑制实验电源的工频及其它低频干扰信号。

局部放电测试仪器为脉冲峰值指示形式测试系统，具有计算机程控滤波、放大、采样、存储及显示等功能。数据采集与试验电压同步进行。能够用直接法、电桥平衡法、复率n、平均放电电流I、平方率D，可作各种图谱:q-n、q-ф、q-ф-t等, 整套测量系统能检测出小于1000pC局部放电量的超声信号。其软件具备测试结果的统计评估和局部放电数据为基础的局部放电故障自动识别功能，自动生成报告;虚拟示波器有线性、椭圆2维、3维图形显示方式。

该装置适合GIS、电缆、110KV及以上电压等级的电力变压器、35KV及以上电压等级的电力互感器、套管、避雷器、耦合电容器等电力设备的局部放电试验。

1.硬件系统:

A.工控机:

a.放大器、滤波器

b.零标电路

c.A/D转换器

d.RAM存储器

B. 显示器(17寸液晶彩显)

C.打印机:24针式打印机

D.检测阻抗4只

E.TJF-301校准脉冲发生器

F.测量屏蔽电缆(50米、20米同轴信号电缆)

G.101键盘

H.铝合金包装箱

2. 软件系统配置:

A. 数据采集与网络通信软件

B. 图形显示及处理软件

C. 系统工作方式控制软件

D. 局部放电信号分析软件