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電力技術

湖北開關柜局放測試儀

時間：2022-09-10

中試控股技術研究院魯工為您講解：湖北開關柜局放測試儀（ ZSPD-9909多功能局部放電巡檢儀 ）

柔性傳感器  ?  (開關柜用)
接觸式超聲波傳感器  ?  (變壓器用)
高頻互感器  ?  (電纜用)
聚波器  ?  (高架線路用)
特高頻傳感器  ?  (GIS用)

可根據不同被測試品選配更多的傳感器

ZSJF-9900局部放電綜合試驗儀已經成功運用于:電力電纜、發電機組、開關柜、變壓器、傳輸線、發電廠整體檢測，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，可實現對高壓開關柜、環網柜、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檢測與評估。
通過配置不同的傳感器可以靈活實現多種電氣設備局放部電測試。
ZSPD-9909多功能局部放電巡檢儀發明目的：本發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，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。
ZSPD-9909多功能局部放電巡檢儀隨時觀測電力設備的“健康”狀況，為管理者安排生產及檢修、合理調度和分配有限資源提供有效依據，能提高電力系統運營能力和規避風險能力、提高整體經營管理水平。
ZSPD-9909多功能局部放電巡檢儀源于IEC 但遠高于IEC 標準，可以大大提高用戶及國內電力設備檢測管理水平，也可以為改進國家電力檢測規范提供依據。
ZSPD-9909多功能局部放電巡檢儀可用于測量（如制造廠出廠檢測，設備現場安裝調試后并網前檢測）、在線測量（被試設備無需退出運行或停電），或在線監測（在主控室或調度中心直接監測）。在線測量可以減少用戶停電時間，提高生產運營能力。

ZSPD-9909多功能局部放電巡檢儀可以做：變壓器、電纜、開關柜、GIS帶電巡檢
配有: 高頻電流互感器HFCT，超聲傳感器CS，TEV傳感器 TEV，非接觸式超聲傳感器 CS，特高頻傳感器UHF
尊敬的用戶：
ZSPD-9909多功能局部放電巡檢儀用于探測中/高壓（MV/HV）設備中的局部放電源。如果沒有探測到放電，其并不意味著中高壓設備中無放電活動。放電往往具有潛伏期，絕緣性能也可能會由于局部放電以外的其他原因而失效。如果檢測到與中高壓電力系統相連的設備中有相當大的放電，應立即通知對設備負責的相關單位。

ZSPD-9909多功能局部放電巡檢儀選配具體分為如下四種：
局部放電巡檢儀：配備暫態地電波、超聲波、特高頻、高頻電流四種測量方式。
A局部放電巡檢儀：配備超聲波、高頻電流三種測量方式。
B局部放電巡檢儀：配備暫態地電波、超聲波兩種測量方式。
C局部放電巡檢儀：配備超聲波、特高頻三種測量方式。

1.ZSPD-9909多功能局部放電巡檢儀概述
局部放電是一種脈沖放電，它會在電力設備內部和周圍空間產生一系列的光、聲、電氣和機械的振動等物理現象和化學變化。這些伴隨局部放電而產生的各種物理和化學變化可以為監測電力設備內部絕緣狀態提供檢測信號。當高壓電氣設備內部出現絕緣缺陷時，會伴隨有局部放電信號的產生。通過對局放信號的檢測和分析，能判斷高壓電氣設備內部是否存在絕緣隱患，防止潛在事故的進一步擴大。
我公司研制的 ZSPD-9909多功能局部放電巡檢儀是一種多功能的手持儀器，其基于地電波、超聲波、特高頻及高頻電流檢測方法，測試設備的局部放電情況，可讀出局部放電幅度及圖譜波形，可以提供二維、三維圖譜的存儲以及讀出功能等，中試控股可以較好地評估電氣設備局部放電情況。局部放電巡檢儀適用于GIS、開關柜、變壓器及電力電纜等電氣設備的局放檢測。設備采用便攜式，操作簡單，所有的檢測對高壓設備的運行不產生任何影響。該產品可以對測量信號多周期觀察，對放電進行頻率識別，并通過多種模式進行分析，能夠清楚地判斷故障。
局部放電巡檢儀采用了全新的外觀設計，中試控股使用了目前較為流行的Android系統，更易于操作使用，另外集成了500萬攝像頭拍照功能方便進行巡檢記錄；RFID利于擴展物聯網的應用；內部集成了放電類型庫，便于對放電情況的對比核實。
2.ZSPD-9909多功能局部放電巡檢儀引用標準
局部放電測量GB/T 7354
電力設備局部放電現場測量導則 DL/T 417
高電壓試驗技術第一部分：一般試驗要求 GB/T 16927.1
高電壓試驗技術第二部分：測量系統 GB/T 16927.2
高電壓試驗技術第三部分：現場試驗的定義及要求 GB/T 16927.3
3.ZSPD-9909多功能局部放電巡檢儀測量原理
暫態地電壓（TEV）
當配電設備發生局部放電現象時，帶電離子會快速地由帶電體向接地的非帶電體快速遷移，如配電設備的柜體，并在非帶電體上產生電流行波，且以光速向各個方向快速傳播。受集膚效應的影響，電流行波往往僅集中在柜體的內表面，而不會直接穿透金屬柜體。但是當電流行波遇到不連續的金屬斷開或絕緣連接處時，電流行波會由金屬柜體內表面轉移到外表面，并以電磁波形式向自由空間傳播，且在金屬外表面產生暫態地電壓。而該電壓可用專用的TEV傳感器布置在開關柜外面進行測量。TEV傳感器類似傳統的RF耦合電容器，其殼體可做絕緣和保護雙重功能，傳感器內部可感應出高頻脈沖電流信號。
超聲波（US）
局部放電發生前，放電點周圍的電場力絕緣介質的機械應力和粒子力處于相對平衡狀態。局部放電發生時電荷的快速釋放或遷移使電場發生改變，打破了平衡狀態，引起周圍粒子發生震蕩性機械運動，從而產生聲音或振動信號。超聲波法通過在設備腔體外壁上安裝超聲波傳感器來測量局部放電信號。該方法特點是傳感器與地理設備的電氣回路無任何聯系，不受電器方面的干擾，但在現場使用時容易受周圍環境噪聲或設備機械振動的影響。由于超聲信號在電力設備常用絕緣材料中的衰減較大，超聲波檢測法的檢測范圍有限，但具有定位準確度高的優點。局部放電產生的聲波的頻譜很寬，可以從幾十Hz 到幾MHz，其中頻率低于20kHz 的信號能夠被人耳聽到，而高于這一頻率的超聲波信號必須用超聲波傳感器才能接收到。通過測量超聲波信號的聲壓大小，推測放電的強弱。
特高頻(UHF)
電力設備絕緣體中絕緣強度和擊穿場強都很高，當局部放電在很小的范圍內發生時，擊穿過程很快，中試控股將產生很陡的脈沖電流，其上升時間小于1ns，并激發頻率高達數GHz 的電磁波。局部放電檢測特高頻（UHF）法基本原理是通過UHF 傳感器對電力設備中局部放電時產生的特高頻電磁波（300MHz ≤ f ≤ 3GHz ）信號進行檢測，從而獲得局部放電的相關信息，實現局部放電監測。根據現場設備情況的不同，可以采用內置式特高頻傳感器和外置式特高頻傳感器。由于現場的電暈干擾主要集中300MHz 頻段以下，因此UHF 法能有效地避開現場的電暈等干擾，具有較高的靈敏度和抗干擾能力，可實現局部放電帶電檢測、定位以及缺陷類型識別等優點。
高頻電流互感器（HFCT）
高頻電流互感器主要用于高壓電氣設備的局部放電檢測，中試控股采用脈沖電流原理。由于絕大部分高壓電氣設備，其高低壓側或接地部分都存在分布電容，高場強區發生放電時，會耦合到接地部分并通過接地線進入大地。HFCT卡在接地線上，檢測其局放產生的脈沖電流信號，從而獲得被檢測設備的局部放電信息。主要用于電纜、變壓器、電抗器、GIS、開關柜等中高壓設備的局部放電信號檢測。利用HFCT 套接電氣設備接地線的檢測屬于非侵入式的檢測方法, 被檢測設備不需要停運，簡單可靠。

4.ZSPD-9909多功能局部放電巡檢儀技術參數
主機參數
可檢測通道數4通道：
1個TEV，
1個US，
1個UHF（無線）
1個HFCT（無線）
采樣精度12bit
同步方式內同步，外同步，光同步
TEV
檢測帶寬3M-100MHz
測量范圍0～60dB
測量誤差±2dB
分辨率 1dB
每周期最大脈沖數720個
最小脈沖頻率10Hz
輸出接口標準SMA連接主機
非接觸US
中心頻率40kHz
分辨率0.1uV
精度±0.1uV
測量范圍0.5uV～1mV
輸出接口標準SMA連接主機
接觸US
頻率范圍20kHz～300kHz
輸出阻抗50Ω
檢測靈敏度0.1mV
測量范圍0.1mV～1V
輸出接口標準SMA連接主機
UHF
檢測帶寬300MHz～1.5GHz
輸出方式BNC接口-信號調理單元，中試控股無線連接主機
接收方式天線接收
傳輸方式同軸電纜
檢測靈敏度<-60dBm
HFCT
檢測帶寬1M-30MHz
傳輸阻抗>5mV/mA(10MHz )
輸出阻抗50Ω
測量范圍-20~80dB
測量誤差±1dB
分辨率 1dB
輸出接口BNC接口-信號調理單元，無線連接主機
硬件
顯示屏5.0寸TFT真彩色液晶顯示屏
分辨率800×480
操作觸摸/按鍵
存儲TF
接口3.5mm立體聲耳機插孔
電源DC-12V/2A直流電源
擴展功能USB-TypeC/500萬攝像頭/RFID/WIFI/藍牙
電源
內部電源電池供電（4800mAH 7.4V）
正常工作時間約7小時，充滿時間約3小時
長×寬×高235mm×133mm×48mm
重量0.85kg
環境
使用環境溫度-20℃～50℃
存儲環境溫度-40℃～70℃
濕度10%-90%（非冷凝）
海拔高度≤3000m

5.附件清單
主機1臺
特高頻信號調理器PD-TL01/UHF：1個
高頻電流信號調理器PD-TL01/HFCT：1個
無線同步發射器 TB-10：1個
TEV傳感器 TEV-II：1個
超聲傳感器CS-II：1個
非接觸式超聲傳感器 CS-IV：1個
高頻電流互感器HFCT-II：1個
特高頻傳感器UHF-IV：1個
電源適配器中試控股（12V/5A）：1個
BNC-SMA線(長1.5m)：2條
BNC-N型線(長15cm)：1條
BNC-BNC線(長15cm)：1條
USB-TypeC連接線：1條
直流電源一分三轉接線（DC5.5/2.1）：1條
耳機：1個
高溫耦合劑：1盒
說明書：1份
出廠報告：1份
合格證：1份

低壓側加壓:
1）輸入單元和互感器串接，以雜散電容Cs取代耦合電容器Ck，其試驗接線如圖6-4-A所示。外殼可并接在X處，也可直接接地。
2）當干擾影響測量時，可采用鄰近相的互感器或性能相近的互感器連接成平衡回路的接線，如圖6-4-B所示，被試互感器勵磁，非被試互感器不勵磁，以降低干擾。此時采用脈沖鑒別系統測試效果更佳。
3）輸入單元和耦合電容器Ck串接，其試驗接線如圖6-4-C所示。外殼可直接接地。
為防止勵磁電流過大，電壓互感器試驗的預加電壓，可采用150Hz或其它合適的頻率作為試驗電源。
b 電流互感器:
電流互感器局部放電試驗，試驗電壓由外施電源產生，一般有三種檢測方法：
1）輸入單元和互感器串接，以雜散電容Cs取代耦合電容器Ck，其試驗接線如圖6-5-A所示。試驗變壓器一般按需要選用單級變壓器串接(例如單級電壓為60kV的3臺變壓器串接)，其內部放電量應小于規定的允許水平。互感器若有鐵芯C端子引出，則并接在B處。電容式互感器的末屏端子也并接在B處。外殼最好接B，也可直接接地。
2）當干擾影響測量時，可采用鄰近相的互感器或性能相近的互感器連接成平衡回路的接線，如圖6-5-B所示，被試互感器施加高壓，非被試互感器不施加高壓，以降低干擾。此時采用脈沖鑒別系統測試效果更佳。
3）輸入單元和耦合電容器Ck串接，其試驗接線如圖6-5-C所示。外殼可直接接地。
通道電信號的連接方式：
1) 首先將儀器的接地端子用電纜線可靠接地；
2) 將交流220V電源線插接在儀器標有(AC220V)的電源插口上；
3) 將輸入單元（檢測阻抗）的初級末端和接地端子短接并接地（非平衡輸入）；
4) 用50歐姆同軸電纜將儀器通道BNC口與輸入單元的“至局放儀”端子連接。
5) 兩通道連接方式相同。
用試品的高壓套管末屏作為耦合電容，進行局放測試：（參見附錄圖3局放試驗接線圖）
1) 將輸入單元的初級首端與被測試品的高壓套管末屏連接（接線盡量短）；
2) 這種連接方式下，需要校準儀器時，將校準脈沖發生器輸出的紅線夾子，夾至高壓套管的頂端，同時將其黑線接地。（參見附錄圖1校準接線圖）
用專用高壓耦合電容進行局放測試：（參見附錄圖4局放試驗接線圖）
1) 對于已配裝輸入單元的耦合電容，用50歐姆同軸電纜將耦合電容下端標有“至局放儀”的BNC口接至局放儀的信號輸入端；將耦合電容的高壓端子用帶均壓管的電纜接至被測試品的高壓端子。
2) 對于未配裝輸入單元的耦合電容，應將耦合電容的低壓端用短線與輸入單元的初級首端連接，輸入單元的初級末端與接地端連接后接地。輸入單元上“至局放儀”的端子用50歐姆同軸電纜接至局放儀信號輸入端；將耦合電容的高壓端子用帶均壓管的電纜接至被測試品的高壓端子。
3) 以上兩種接線方式在校準時，校準脈沖發生器的接線是相同的，應將校準脈沖發生器輸出的紅線夾子，夾至試品的高壓端子上，同時將黑線夾子接地。（參見附錄圖2校準接線圖）
（注意：在加高壓前，請將“校準脈沖發生器”取下,否則可能造成重大事故！！）
先打開儀器后面板上的電源開關，儀器自動進入軟件主界面，點擊主界面進行試驗檔案的建立以及試驗信息的輸入。
6.3系統設置
點擊主界面按鈕,進入“系統設置”界面，進行您需要的設置。
[觸發方式]：軟件自動、外部觸發、軟件同步（默認）
[同步頻率]：50 Hz ~400Hz，默認50Hz
[帶寬]：80kHz-200kHz、40kHz-300kHz
其他設置按照自己習慣進行設置如[記錄]、[顯示]、[增益調節]、[平橢圓旋轉（°）]等
6.4增益選擇
自動增益：軟件根據設定，自動調節增益狀態。
手動調節增益：軟件提供了對當前增益狀態指示，提示用戶手動調節至合適的增益，保證測量的準確性。
增益放大倍數過高：提示向低放大倍數方向調節。
試驗回路校準
儀器在每次接線完畢開始試驗前，都必須先進行校準以獲得準確的檢測結果。
校準的過程如下：
1) 將校準脈沖發生器按規定方法接入試驗回路，確認回路沒有電壓，校準脈沖發生器的電池充足(工作紅燈亮)，然后，施加適當的放電脈沖。
2) 打開 “系統設置”，選中“增益調節”中的“自動調節”。
3) 根據施加在被測試產品兩端的已知電荷量，在通道設置區域的“量值（pC）”內輸入需要校準的放電值(應與校準脈沖發生器選擇的數值相等)。
4) 按通道設置區域的“校準”按鈕，校正過程開始，并彈出確認框。
5) 持續幾秒后，觀察“電量值”與校準脈沖發生器所選數值是否相等，待其顯示數據穩定后按確認框中的“保存”按鈕，保存所選擇通道的校準結果。
6) 重復上述過程校準其他通道。
7) 校正完畢后應拆除校準脈沖發生器，準備正式檢測。
可以根據現場的實際情況，在校準的過程中，有選擇的進行如下操作，以便使校準更加準確：
1) 如果出現固定頻率的干擾信號，可以選擇合適的頻帶將其濾除。改變濾波頻帶后，必須重新進行校準。
2) 如果出現較大的靜態干擾，可采用靜態抗干擾方法，并重新進行校準。
6.6檢測
基本檢測步驟如下：
1) 校正完畢后，即可進入檢測階段。
2) 按下“運行”（主界面）按鈕，進入測量狀態，運行按鈕此時顯示為“停止”。這時在波形顯示區應該可以觀察到儀器的背景。如未拆除校準脈沖發生器，則在最后校準通道的波形顯示區將出現均勻規則的波形，此時，拆除校準脈沖發生器后，即可進行正常測試。
3) 當待測試產品具備施加試驗電壓的條件后，開始加壓。（注意在加壓前一定要取下校準脈沖發生器！）
4) 加壓后，若有局部放電發生，波形顯示區出現局部放電波形，同時在波形顯示區上方顯示本通道的局部放電量峰值。若沒有局部放電發生，波形顯示區出現的是該試驗回路的背景波形，在波形顯示區上方顯示本通道的背景讀數。
5) 在運行過程中，可根據需要，隨時選用如下功能：
開窗技術、手動保存數據、自動保存數據、各種抗干擾、波形分析、頻譜分析 (各功能的操作方法見“高級功能”章節)。
6) 如果要結束測量，只需按下主畫面“停止”按鈕即停止試驗，或直接按“退出”按鈕，退出檢測程序。

1. 產品概述
GIS以結構緊湊、可靠性高等優點已成為超、特高壓電力系統中的主流設備。隨著GIS的廣泛應用，GIS設備運行可靠性引起了國際社會和電力部門的普遍關注。從近40年運行經驗來看，絕緣故障始終是影響GIS可靠性的重要原因之一，局部放電是導致GIS設備絕緣劣化直至閃絡故障發生的主要表現形式。GIS內部一旦出現絕緣故障，極易造成設備故障，將破壞電力系統正常運行，給國民經濟和社會正常秩序造成不良影響。因此，實現對GIS局部放電在線檢測意義重大。 UHF局部放電巡檢儀是我公司總結多年局部放電測量經驗，采用特高頻(UHF)測量和超聲波(US)測量兩種新興技術設計的數字化局部放電帶電檢測專用儀器。本系統采用現代電子和計算機綜合技術，實現信號放大、濾波、數據采集、數據處理、局部放電參數計算，圖譜繪制，試驗報告自動生成，從而完成局部放電的智能化測量與分析。本設備采用手持式設計、Wince系統開發；設備輕巧、攜帶方便、測量快速、便于現場使用；界面友好、操作簡單、刷新速率高；功能完善、抗干擾能力強、測量準確。本儀器在檢測過程中對待檢測電力設備沒有任何損害，且對設備的運行沒有任何影響。根據UHF和US方法的多種檢測模式得到的圖譜對檢測電力設備絕緣缺陷或隱患進行診斷分析，可清楚的判斷該電力設備的運行狀態