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中試控股技術研究院魯工為您講解：高頻電流局放測試儀特性（ ZSJF-9900局部放電綜合試驗儀 ） 

ZSJF-9900局部放電綜合試驗儀已經(jīng)成功運用于:電力電纜、發(fā)電機組、開關柜、變壓器、傳輸線、發(fā)電廠整體檢測，靈活配超聲波傳感器、地電波傳感器、特高頻傳感器、超聲波聚波器，可實現(xiàn)對高壓開關柜、環(huán)網(wǎng)柜、變壓器、GIS、架空線路、電纜終端、電纜分支箱等設備的絕緣狀態(tài)檢測與評估。
通過配置不同的傳感器可以靈活實現(xiàn)多種電氣設備局放部電測試。
ZSJF-9900新型局部放電檢測儀分發(fā)明目的：本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種局部放電檢測方法及系統(tǒng)，具有應用范圍廣泛、測量精準、信噪比高、實用性強、操作簡單的特點，突破了傳統(tǒng)局部放電信號檢測的局限性，可廣泛應用于局部放電信號檢測。
ZSJF-9900新型局部放電檢測儀隨時觀測電力設備的“健康”狀況，為管理者安排生產(chǎn)及檢修、合理調(diào)度和分配有限資源提供有效依據(jù)，能提高電力系統(tǒng)運營能力和規(guī)避風險能力、提高整體經(jīng)營管理水平。
ZSJF-9900新型局部放電檢測儀源于IEC 但遠高于IEC 標準，可以大大提高用戶及國內(nèi)電力設備檢測管理水平，也可以為改進國家電力檢測規(guī)范提供依據(jù)。
ZSJF-9900新型局部放電檢測儀可用于離線測量（如制造廠出廠檢測，設備現(xiàn)場安裝調(diào)試后并網(wǎng)前檢測）、在線測量（被試設備無需退出運行或停電），或在線監(jiān)測（在主控室或調(diào)度中心直接監(jiān)測）。在線測量可以減少用戶停電時間，提高生產(chǎn)運營能力。

常見的三種電氣設備局部放電的測試方法 
據(jù)局部放電產(chǎn)生的各種物理、化學現(xiàn)象，如電荷的交換，發(fā)射電磁渡、聲波、發(fā)熱、光、產(chǎn)生分解物等，可以有很多測


量局部放電的方法。總的來說可分為電測法和非電測法兩大類。


一超聲波法局部放電測試原理
利用測超聲波檢測技術來測定局部放電的位置及放電程度，這種方法較簡單，不受環(huán)境條件限制。但靈敏度較低，不能


直接定量。在進行局部放電測量中當發(fā)現(xiàn)變壓器有大于5000pC的故障放電，超聲波聲測量方法常用于放電部位確定及配


合電測法的補充手段。
但聲測法有它獨特的優(yōu)點，即它可在試品外殼表面不帶電的任意部位安置傳感器，可較準確地測定放電位置，且接收的


信號與系統(tǒng)電源沒有電的聯(lián)系，不會受到電源系統(tǒng)的電信號的干擾；因此進行局部放電測量時，以電測法和聲測法同時


運用，兩種方法的優(yōu)點互補，再配合一些信號處理分析手段，則可得到很好的測量效果。
超聲波就是一種振蕩頻率比通常人耳可聽見的聲波頻率高一些的一種聲波，它的特性大致與聲波差不多，但由于它的頻


率高一些，因而也存在一些聲波所沒有的特性。通常我們熟悉的聲波可以在空氣中傳播，它是一種縱波，也是一種機械


波。
人耳所能接收的聲波頻率約為20Hz~20kHz左右，超聲波也是一種疏密變化的機械波，它可以在氣體、液體和固體等媒質(zhì)


中傳播，它在各種介質(zhì)中的傳播速度如圖2所示。
當超聲波通過兩種不同物質(zhì)的界面時，由于兩種物質(zhì)有不同波阻抗，會產(chǎn)生入射和反射，若把入射波和反射波的振幅之


比設為A0，設第一種物質(zhì)的聲波阻抗為p1c1，第二種物質(zhì)的波阻抗為p2c2，則入射波和反射波的振幅之比A0可表示為
A0＝反射波幅值÷入射波幅值＝(ρ1c1 －ρ2c2)÷(ρ1c1＋ρ2c2)
再設入射波的能量為E1，反射波的能量為E2，則它們能量之比就稱為反射系數(shù)，用符號K來表示，則有
K＝E2/E1＝[(ρ1c1 －ρ2c2)÷(ρ1c1＋ρ2c2)]2
超聲波在氣體和液體中以縱波傳播，而在固體中則以橫渡傳播，這樣就存在有表面波，因此對同一種固體物質(zhì)，在各方


面超聲波傳播的速度就會不相同。由于超聲波的波長較短，因此它的方向性較強，從而它的能量較為集中，也就是說它


對于方向性有很好的鑒別能力。
頻率越高的超聲波在空氣中傳播衰減越大，一般來講，20-40kHz的超聲波在空氣中傳播5m左右就會衰減很多，40kHz以上


的超聲波在空氣中傳播時會很快衰減。
二超聲波傳感器的原理及應用
（一）超聲波傳感器原理
在壓電陶瓷上加上一大小和方向不斷變化的電壓，根據(jù)壓電效應，就會使陶瓷片產(chǎn)生機械形變，這樣形變的大小和方向


是與外加電壓成正比的，也即在壓電陶瓷上加有變化頻率為f的電壓，它就會產(chǎn)生頻率為f的機械振蕩波形（即超聲波）


。相反，外加一定頻率的振動壓力使壓電陶瓷產(chǎn)生機械變形，也會在壓電陶瓷兩側(cè)產(chǎn)生相應頻率的電壓。根據(jù)這種壓電


效應，將兩片壓電陶瓷反極性地貼合在一起就構(gòu)成了雙電壓型的振動子，或是在壓電陶瓷上貼上金屬膜則可構(gòu)成單片型


的振動子。壓電陶瓷的自由振動頻率，可由下式表示
式中 E—楊氏模量；
α—常數(shù)=4.73；
r—圓版陶瓷片的半徑；
ρ—密度；
δ—泊松比（及棒手拉力后縱橫方向的變形尺寸比）；
t—振動子的厚度
由上式可見，如壓電陶瓷的材料和金屬板組合結(jié)構(gòu)固定了，則它的諧振頻率就可用下式表示
F∝t/r2
由上式可見，壓電超聲傳感器的振動頻率與其結(jié)構(gòu)半徑的平方成反比，而與它的厚度t成正比。這樣，在傳感器制作中，


可改變壓電陶瓷的大小、尺寸和厚度制成不同頻率的傳感器。
局部放電測量通常選用密封結(jié)構(gòu)的超聲傳感器，其結(jié)構(gòu)原理見圖3。它是直接把壓電陶瓷安裝在金屬外殼至上，帶動外殼


一起振動，并在金屬殼里填充樹脂作為密封。
（二）局部放電超聲測量
用超聲探頭獲得由局部放電引起的超聲信號，并用數(shù)字式局部放電儀或波形記錄儀記錄波形作定位測試。聲測法原理框
如將1-4個聲探頭的信號同時記錄下并在屏上顯示所測到的波形，對局部放電作定位測量很有利。當與電測法聯(lián)合測量時


，有助于判斷所測到的信號是否為內(nèi)部放電。
當儀器對變壓器進行超聲測量時，屏上按所探測的聲通道數(shù)在屏上同時顯示1-4路波形，測量人員移動光標到認為是放電


聲信號的位置，程序即自行計算出放電點距探頭的位置。若為3個以上的測量點，則由給定的各探頭光標計算出放電點的


光標位置。
用于互感器等試品時，在靠近高壓部分則用光纖連接，有時裝設1~2個傳感器即可，前置放大器僅用一個。
當設備內(nèi)部有故障放電時（幾千到幾萬皮庫），這時利用電信號作為儀器觸發(fā)信號，也即以電信號作為時間參考零點，


然后以1~3個通道采集聲信號，儀器A/D采樣頻率可選在500kHz或1 MHz并移動傳感器位置，使能有效地測到超聲信號，見


測得電信號與聲信號的時間差△t就可計算出放電點與傳感器的位置的距離，S=v△t，一般計算取V=1.42mm/μs。