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電力技術

(EA) 開關柜局放檢測儀

時間：2022-09-11

中試控股技術研究院魯工為您講解：(EA) 開關柜局放檢測儀（ 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

此外，光測法、射頻檢測法和介質損耗分析法等也是電力設備常用的局部放電檢測方法，但由于受相關技術發展的限制和自身的局限，未能得到廣泛的應用。
局部放電檢測儀的局部放電測試原理是，高頻脈沖電流測量法(即ERA法) 。試品Ca在試驗電壓下產生局部放電時，放電脈沖信號經耦合電容Ca送入輸入單元，由輸入單元拾取得脈沖信號，經低噪聲前置放大器放大，濾波放大器選擇所需頻帶及主放大器放大(達到所需幅值與產生零標志脈沖)后，在示波屏的橢圓掃描基線上產生可見的放電脈沖，同時也送至脈沖峰值表顯示其峰值。
??時間窗單元控制試驗電壓每一周內脈沖峰值表的工作時間，并在這段工作時間內將示波屏的相應顯示區加亮，用它可以排除固定相位的干擾。
??試驗電壓表經電容分壓器產生試驗電壓過零標志訊號，可在示波屏上顯示零標脈沖，試驗電壓大小由數字電壓表指示。
局部放電檢測儀測試操作
??接通高壓試驗回路電源，零標開關至“通”位置，緩緩升高試驗電壓，橢圓上出現兩個零標脈沖。
??旋轉“橢圓旋轉”開關“16”，使橢圓轉到預期的放電處于最有利于觀察之處，通常這個位置是零標脈沖分別處于橢圓上部左側及下部右側之處。連續升高電壓，注意第一次出現持續放電，當放電量超過規定的最低值時電壓即為局部放電起始電壓。
??在規定的試驗電壓下，觀察到放電脈沖后，調節放大器粗調開關“6”(注意細調旋轉“7”不可變動!)。數字表上的PC讀數有效數字不能超過120.0，則數字表頭的讀數(乘以或除以10：粗調開關換檔倍率)即為放電量值讀數。
??局部放電檢測儀試驗操作注意：

??局部放電檢測儀使用數字表頭顯示放電量，其滿度值定為100.0超過該值即為過載，不能保證精度，超過該值需撥動增益粗調開關轉換到低增益檔。例如，此時數字表上的讀數為100.0PC，放大器粗調開關“6”在“3”檔上，如將放大器粗調開關“6”拔到“2”檔上時，此時數字表上讀數為10.0PC，實際應為100.0PC，即10.0PC×10=100.0PC。如此時數字表上的讀數為10.0PC，放大器粗調開關“6”在“3”檔上，如將放大器粗調開關“6”拔到“4”檔上時，此時數字表上讀數為100.0PC，實際應為10.0PC，即100.0PC-10=10.0PC。
??局部放電檢測儀測試中常會發現有各種干擾，對于固定相位的干擾，可用時間窗裝置來避開。合上開關“10”、“11”，用一個或兩個時間窗并用電位器“12”“13”來改變橢圓上加亮區域的位置與寬度，使其避開干擾脈沖之處，用時間窗裝置可以分別測量產生于兩個半波內的放電量。
??頻率高于50HZ的局部放電試驗：
??當須進行高于50HZ的局部放電試驗時，可將頻率選擇開關18接于相應頻率檔上，從高頻試驗電源中取13V275V電壓送入插座28上，將橢圓大小調節旋鈕15轉動到相應的電壓位置。

局部放電測試儀系統現場干擾及處理方法
1) 戶外架空線的強電暈干擾會對開關室的進線柜及相鄰柜的超聲波和暫態對地電壓測試值造成影響。
2) 主變冷卻器等大電機運轉時由于內部線圈的轉動會在外殼產生較高的暫態對地電壓測試值，進而對開關室的進線柜及相鄰柜的超聲波和暫態對地電壓測試值造成影響。
3) 蓄電池屏柜和直流屏柜由于內部的整流電路，其暫態對地電壓測試值會異常高，但影響范圍小，在2、3 米開外即可忽略。
4) 靠近燈源會使超聲波測試值異常大。
5) 屋頂日光燈損壞后鎮流器不停啟動會導致暫態對地電壓測試值提高很多，其影響范圍較大，可以覆蓋一個主控室或高壓開關室。
6) 開關柜背面的帶電指示器會造成暫態對地電壓測試值偏高。
7) 有些電子電路版、控制箱等會產生一定的干擾，對暫態對地電壓測試值產生影響，但影響范圍僅限于與其連接的金屬面，且不超過0.5m 的距離，如消防控制箱、開關柜就近控制保護屏等。
8) 鬧市區的構架暫態對地電壓測試值受車輛等原因影響很大，但存在房屋的屏蔽措施時，內部的設備受影響較小。
9) 人耳可聽的聲音等會對超聲波測試帶來極大干擾。
10) 電暈放電可明顯增大超聲測試法的數值，且其聲響與開關柜內部產生的聲音基本類同。
11) 超聲測試法的干擾源影響距離一般較小，且有一定的方向性。
現場干擾的處理：
1) 關閉干擾源，如一些室內的排風扇、日光燈等。
2) 采用不同的時間進行測試。
3) 避開無線電及其它電子裝置的干擾信號。
4) 通過局部放電定位儀確定信號的傳播方向來確定與被測設備相距較遠的放電干擾源等方法實現。