一、非侵入式局部放電活動(dòng)檢測(cè)

1.1 概論

局部放電不會(huì)使電極*短路的電氣放電。 這種放電的幅值通常都很小。 但是它們確實(shí)會(huì)導(dǎo)致絕緣層性能的不斷下降，終導(dǎo)致電氣設(shè)備的故障。

非侵入式局部放電檢測(cè)提供了既快速又簡(jiǎn)單的方法， 用于識(shí)別可能會(huì)引起停電或造成人員傷害的潛在絕緣故障。

局部放電會(huì)以下述的方式放射能量：

電磁能量：無(wú)線電波、光、熱

聲能：聲波、超聲波

氣體：臭氧、氮氧化物。

非侵入式檢測(cè)實(shí)用的技術(shù)都是基于檢測(cè)電磁頻譜中的高頻部分以及超聲波信號(hào)。本產(chǎn)品是*于檢測(cè)電磁波及超聲波活動(dòng)的儀器。

2.2 空氣傳播的超聲波放電活動(dòng)

局部放電活動(dòng)中的聲波輻射會(huì)出現(xiàn)在整個(gè)聲譜范圍中。 聽(tīng)聲音是可能的，但是要取決于各人的聽(tīng)覺(jué)能力。

使用儀器來(lái)檢測(cè)聲譜中的超聲波具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。 儀器比人耳更敏感，與操作員無(wú)關(guān)，且工作在音頻以上的頻率，并且具有更強(qiáng)的方向性。

敏感的檢測(cè)方法是使用中心頻率為40 ~200kHz 的超聲波傳感器。 該方法可以非常成功地檢測(cè)局部放電活動(dòng)。

2.3 空氣傳播的超聲波放電活動(dòng)

當(dāng)局部放電活動(dòng)出現(xiàn)在高壓開(kāi)關(guān)柜絕緣層中時(shí)， 它會(huì)產(chǎn)生高頻電磁波， 它只可以通過(guò)金屬外殼上的開(kāi)孔從開(kāi)關(guān)柜內(nèi)泄漏到外表面。這些開(kāi)孔可以是外殼縫隙或密封墊圈及其它絕緣部件周?chē)拈g隙。

當(dāng)電磁波傳播到開(kāi)關(guān)柜外面時(shí)， 它會(huì)在接地的金屬外殼上產(chǎn)生瞬態(tài)電壓。瞬態(tài)地電壓( TEV) 在幾個(gè)毫伏至幾伏的范圍內(nèi)，存在時(shí)間很短，具有幾個(gè)納秒的上升時(shí)間。

可采用非侵入方式將探頭放在開(kāi)關(guān)柜的外面來(lái)檢測(cè)局部放電活動(dòng)

二、技術(shù)參數(shù)

1、適用范圍：采用非侵入式檢測(cè)方式，對(duì)高壓電氣設(shè)備的局部放電缺陷進(jìn)行檢測(cè)及定位。

2、傳感器配置

標(biāo)配：超聲波傳感器(UA)、地電波傳感器(TEV)

選配：變壓器傳感網(wǎng)、GIS特高頻傳感器、高壓電纜傳感器，也可根據(jù)用戶要求定制。

2、檢測(cè)原理：超聲波法(UA)、地電波法(TEV)及特高頻法(UHF)。

3、檢測(cè)頻帶：

 超聲波: 40～200KHz

   地電波: 3~100MHz

 特高頻: 300~2000MHz

4、測(cè)量范圍：

超聲波： -90～80dB

地電波： -80～10dBm

特高頻： -80～10dBm

5、靈敏度：小10pC(具體取決于傳感器與放電源之間的距離)。

6、傳感器：

① 超聲波傳感器：20～200(kHz);

② 地電波(TEV)：5 ~ 100MHz。

③ 特高頻傳感器：300～2000(MHz)，具備定向接收特性；

7、具有內(nèi)置超聲傳感器，地電波、超聲波二合一傳感器，可選變壓器傳感器、GIS傳感器、電纜傳感器等部件；

8、軟件功能：

① 連續(xù)檢測(cè)特高頻、地電波及超聲波信號(hào)，判斷是否存在局部放電；

② 實(shí)時(shí)顯示被測(cè)信號(hào)的變化趨勢(shì)、可對(duì)局部放電信號(hào)的發(fā)展作出較為直觀的判斷；

③ 具備數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)存儲(chǔ)功能。

9、儀器特征：

① 屏幕顯示：高對(duì)比度 3.5 英寸TFT彩屏。

② 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：可保存 1000 組測(cè)試數(shù)據(jù)。

③ 工作電源：內(nèi)置 8.4V 鋰電池，可連續(xù)工作 8 小時(shí)。

④ 電源：輸入100-240VAC，輸出8.4V/3A，充電時(shí)間3～4小時(shí)。

⑤ 外形尺寸：230 * 120 * 55(mm)。

⑥ 儀器重量：0.7kg。

⑦ 使用溫度：-25℃～45℃。

⑧ 存儲(chǔ)溫度：-35℃～60℃。

10、成套配置：主機(jī)、傳感器、交流適配器、連接電纜及運(yùn)輸箱。
三、結(jié)構(gòu)與外觀

3.1面板布置

本產(chǎn)品采用便攜式結(jié)構(gòu)，內(nèi)含信號(hào)接收及數(shù)據(jù)處理模塊，具備多種分析模式，可方便地對(duì)電氣設(shè)備局部放電所產(chǎn)生的特高頻信號(hào)及超聲波信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。與同類產(chǎn)品相比具有操作便捷，功能強(qiáng)大的特點(diǎn)。

本產(chǎn)品鍵盤(pán)布局如下所示：

1) F1鍵：在測(cè)試過(guò)程中按下“F1”鍵用于存儲(chǔ)當(dāng)前的測(cè)量數(shù)據(jù)；

2) F2鍵：通過(guò)“F2”鍵可以調(diào)出主機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)；

3) F3鍵：在測(cè)量界面時(shí)F3鍵用于切換傳感器類型，在數(shù)據(jù)管理或設(shè)置界面中為退出鍵；

4) 方向鍵：上下方向鍵在測(cè)試時(shí)用于增益的調(diào)節(jié)，可以在0～90dB之間調(diào)節(jié)；在功能設(shè)置中用于調(diào)整時(shí)間等；在歷史數(shù)據(jù)瀏覽中用

5) 確認(rèn)鍵：測(cè)試中按下確認(rèn)鍵即可進(jìn)入設(shè)置菜單；

6) 電源：開(kāi)啟和關(guān)閉儀器電源，需要長(zhǎng)按 3 秒鐘方可生效；

本產(chǎn)品主機(jī)除了內(nèi)置一個(gè)超聲傳感器外還配備一個(gè)外部傳感器接口，TEV傳感器、外置超聲波傳感器均通過(guò)該接口連接，采用同一接口設(shè)計(jì)，使操作更為簡(jiǎn)單。

注意：外置傳感器接口采用進(jìn)口接插件，在插入外置傳感器接頭時(shí)請(qǐng)將接頭的標(biāo)志方向與插座的標(biāo)志方向一致后徑向插入，聽(tīng)到“咔擦”聲后表示連接成功，切勿旋轉(zhuǎn)接頭，以免損壞接插件。拔出傳感器接頭時(shí)只需要拿住金屬外殼的接頭往外拔即可，切勿拉拽連接線。

3.2傳感器配置

四、使用操作

4.1 主界面

顯示完開(kāi)機(jī)界面后直接進(jìn)入測(cè)量界面。測(cè)試界面分為傳感器狀態(tài)區(qū)、波形區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)和柱狀圖區(qū)。

傳感器狀態(tài)區(qū)。傳感器的選擇可以通過(guò)“F3”鍵來(lái)選擇，標(biāo)準(zhǔn)配置的傳感器類型有：超聲波傳感器（UA）、地電波傳感器（TEV）等，連續(xù)按“F3”鍵會(huì)在以上傳感器之間選擇。

注意：需要連接上對(duì)應(yīng)的傳感器后才能測(cè)量到對(duì)應(yīng)傳感器的數(shù)據(jù)。

波形區(qū)主要顯示儀器采集到的放電信號(hào)波形，此波形在超聲測(cè)量模式下以射頻信號(hào)的方式顯示，而在地電波模式下則以電平的方式顯示。TEV地電波測(cè)量界面：

柱狀圖區(qū)。柱狀圖是用來(lái)表明當(dāng)前局部放電的嚴(yán)重程度，用綠色、橙色及紅色表示，綠色表示局部放電比較輕微，黃色表示有放電現(xiàn)象，設(shè)備需要檢查，紅色表示局部放電比較嚴(yán)重，設(shè)備需要檢修。

數(shù)據(jù)顯示區(qū)。針對(duì)傳感器的不同，數(shù)據(jù)區(qū)現(xiàn)實(shí)的意義也不同。

在超聲波測(cè)量模式下，數(shù)據(jù)以dBuV（分貝微伏）來(lái)表示，而在TEV 測(cè)量模式下則以dB（分貝）來(lái)表示，儀器內(nèi)部已經(jīng)預(yù)置了常用電氣設(shè)備的閾值數(shù)據(jù)，因此用戶不需要自行設(shè)置。

4.2 超聲波測(cè)量程序

使用超聲波傳感器測(cè)量信號(hào)時(shí)，需要選擇對(duì)應(yīng)的傳感器類型，本產(chǎn)品具有記憶上一次狀態(tài)設(shè)置的功能，開(kāi)機(jī)時(shí)會(huì)自動(dòng)調(diào)用上次關(guān)機(jī)時(shí)傳感器的狀態(tài)，并測(cè)量環(huán)境值，準(zhǔn)備就緒后即可測(cè)量局部放電值，因此，在開(kāi)機(jī)時(shí)請(qǐng)勿將傳感器指向被測(cè)區(qū)域，以免將被測(cè)區(qū)域的放電信號(hào)誤測(cè)為環(huán)境值。

開(kāi)啟儀器，按“F3”鍵進(jìn)入超聲波模式，如果讀數(shù)太大，比如超過(guò)15dBuV，說(shuō)明此事背景噪聲太大，可以按左方向鍵濾除背景噪聲。

背景噪聲濾除后正式進(jìn)入測(cè)量程序，讀數(shù)會(huì)在顯示屏上連續(xù)更新。開(kāi)始時(shí)，應(yīng)該將增益調(diào)整到較大位置，當(dāng)讀數(shù)變得太大時(shí)，則應(yīng)該減少增益。也可以根據(jù)右下側(cè)的箭頭標(biāo)志來(lái)確定是增加增益還是減小增益，綠色箭頭表示此時(shí)增益可以增加，如果顯示的是紅色箭頭則說(shuō)明信號(hào)過(guò)大，需要減小增益。

若要檢查開(kāi)關(guān)柜，應(yīng)該將超聲波傳感器指向開(kāi)關(guān)柜（尤其是斷路器的端口、充氣式電纜盒、電壓互感器以及母排室）上的任何空氣間隙。 在任何情況下，都應(yīng)該確保遵守安全距離的要求。

對(duì)高壓電纜進(jìn)行局放檢測(cè)時(shí)也可使用的外置傳感器

使用前應(yīng)將保護(hù)端蓋取出，使用后應(yīng)將端蓋套好端部，以免傳感器受潮，端蓋：

取出端蓋后可將絕緣桿di一節(jié)拉出，然后將測(cè)試線插入絕緣桿尾部端口：

連接好測(cè)試線后就可以按照超聲波測(cè)量程序?qū)Ω邏弘娎|進(jìn)行局放檢測(cè)，高壓電纜容易出故障的地方是分接頭、中間接頭等絕緣薄弱的地方，這些地方用以受潮，所以應(yīng)該著重檢測(cè)這些位置。

注意事項(xiàng)：使用電纜傳感器時(shí)應(yīng)特別注意安全距離的限制，不允許將傳感器用在超出絕緣范圍的場(chǎng)合，本傳感器前端部分耐壓35kV，使用前請(qǐng)按照絕緣桿耐壓試驗(yàn)規(guī)程做好di一節(jié)絕緣桿的耐壓試驗(yàn)方可進(jìn)行電纜的局放測(cè)試！

4.3 TEV測(cè)量程序

背景噪聲

開(kāi)關(guān)柜外部的一些信號(hào)源發(fā)出的電磁信號(hào)也可能在開(kāi)關(guān)柜的外部產(chǎn)生瞬時(shí)接地電壓。這些源可以是架空線絕緣子、變壓器進(jìn)線套管、無(wú)線電信號(hào)甚至是附近高速公路的車(chē)流量。這些也可以在不連接到開(kāi)關(guān)柜的金屬體如變電站房門(mén)或圍欄等金屬體上產(chǎn)生瞬時(shí)接地電壓信號(hào)。因此在對(duì)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行檢測(cè)之前，就應(yīng)該測(cè)量這些表面上的背景噪聲。測(cè)量不屬于開(kāi)關(guān)柜組成部分的金屬體如金屬門(mén)、金屬圍欄等的背景噪聲。記下三次連續(xù)的有關(guān)金屬體的分貝值和計(jì)數(shù)，并取中間幅值的讀數(shù)作為背景測(cè)量的讀數(shù)

開(kāi)始測(cè)量

儀器開(kāi)啟，確保TEV傳感器處在離開(kāi)金屬體的自由空間中，否則會(huì)影響自檢。選擇TEV模式。為了準(zhǔn)確測(cè)量，應(yīng)該使TEV探頭垂直地與在其上面要進(jìn)行測(cè)量的金屬體接觸，（是保持儀器主機(jī)本體遠(yuǎn)離鄰近的金屬體）。一旦TEV探頭從金屬體上拆下后讀數(shù)就不再在顯示屏上繼續(xù)顯示。

您可能會(huì)因?yàn)榇_保數(shù)據(jù)一致性，可能需要重復(fù)測(cè)量幾次。

對(duì)開(kāi)關(guān)柜的測(cè)量是在每一個(gè)面板的每一個(gè)部件如電纜盒、 電流互感器室、母排室、斷路器以及電壓互感器等的中心位置進(jìn)行的。 斷路器以及其它中高壓開(kāi)關(guān)儀器的位置都要記錄下來(lái)， 因?yàn)槿绻@些設(shè)備處于斷開(kāi)的位置，則某些部件就不會(huì)帶電，因此這些部件上不會(huì)測(cè)到讀數(shù)。

記錄每一個(gè)位置上的di一組讀數(shù)。 但是如果測(cè)到的幅值比背景干擾水平高出10dB, 本身幅值大于20dB時(shí)， 就應(yīng)該連續(xù)記錄三組讀數(shù)。

4.4 特高頻UHF測(cè)量程序

UHF一般針對(duì)GIS等設(shè)備的特高頻局部放電檢測(cè)，此功能模式下需要連接特高頻傳感器：

可以將GIS傳感器固定在GIS管道與管道之間的絕緣盆上，而不是固定在金屬管道上，局部放電信號(hào)會(huì)沿著管道在絕緣盆處輻射至外面而被傳感器接收?？梢杂孟鹌鞲衅鲀啥斯潭ㄗ∫苑奖銣y(cè)量。

跟其他運(yùn)行模式類似，使用前需要先濾除環(huán)境值背景值。

連接好傳感器后將運(yùn)行模式切換至“UHF”，即特高頻模式，跟其他傳感器一樣，先按左鍵實(shí)現(xiàn)背景噪聲的的濾除，幾秒鐘后即可正常讀數(shù)。

4.5 放電聲音

本產(chǎn)品無(wú)論在哪種模式下測(cè)量局放信號(hào)時(shí)都可以檢測(cè)到局放聲音，有局放的情況下會(huì)聽(tīng)到“咝咝”的聲音，通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)和聲音可綜合判斷被測(cè)設(shè)備的放電情況。

4.6 歷史數(shù)據(jù)查看

在測(cè)量界面下按“F1”鍵用于數(shù)據(jù)保存，磁盤(pán)圖標(biāo)右側(cè)的數(shù)字表明當(dāng)前存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的組數(shù)，您可以保存1000組數(shù)據(jù)。如需查看只需要按下“F2”鍵即可，通過(guò)上下鍵實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的翻頁(yè)，按下“F3”鍵可以回到測(cè)試界面。

如果您想清空所有數(shù)據(jù)可以在歷史數(shù)據(jù)頁(yè)面下按下右鍵，選擇“確定”后按確認(rèn)鍵即可清除數(shù)據(jù)，操作如圖九所示：

圖九 數(shù)據(jù)清除

五、數(shù)據(jù)分析

超聲波(UA)數(shù)據(jù)分析

地電波(TEV)數(shù)據(jù)分析

相關(guān)說(shuō)明

• 讀數(shù)(dBuV)與放電量(pC)之間的關(guān)系

傳統(tǒng)的按照 IEC60270 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的局部放電檢測(cè)都是測(cè)量放電時(shí)高壓導(dǎo)體產(chǎn)生的視在電荷量。因此，放電幅值一般用皮庫(kù)(pC)來(lái)標(biāo)示，在傳統(tǒng)的局放檢測(cè)儀的檢測(cè)頻率(一般為10~300kHz)上，各種高壓設(shè)備(除長(zhǎng)電纜外)都可以等效為集中電容。

高頻傳感器測(cè)量則是在 3~100MHz 的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行的，在這些頻率上，高壓電力設(shè)備更近似接近傳輸線而不是集中電容，電壓/時(shí)間曲線下的區(qū)域面積與放電過(guò)程中的電荷轉(zhuǎn)移量成正比。

高頻傳感器測(cè)量瞬態(tài)過(guò)程中的電壓，因此它不是直接測(cè)量電荷，另外，所測(cè)的是金屬面板外表面的波峰，這只是面板內(nèi)部信號(hào)的一部分而已，當(dāng)脈沖沿著金屬鎧甲的表面?zhèn)鞑r(shí)，它就會(huì)散開(kāi)即在時(shí)域上展開(kāi)，同時(shí)曲線下方的區(qū)域面積保持不變，這樣脈沖幅值就會(huì)減小，因此，脈沖被檢測(cè)到的地方離放電源越遠(yuǎn)其衰減越大。

顯然，dBuV 和 pC 之間的關(guān)系取決于多種因素，其中大多數(shù)都是不可以量化的，無(wú)論是使用超聲波傳感器還是特高頻傳感器，都存在聲強(qiáng)(dBuV)與放電量(pV)之間的關(guān)系，不同的被測(cè)對(duì)象及相互關(guān)系可以參照表1 ~ 表7。
表1  dBuV - pC 參考指南：靠近25kV電纜終端處

表2 給出的是混合物填充式 11kV 配電電纜終端箱中的相對(duì)地放電所獲得的一些經(jīng)驗(yàn)結(jié)果。

表2 混合物填充式 11kV 配電電纜終端箱的 dBuV - pC 參考指南

表3 給出的是在油斷路器的SRBP套管中的相對(duì)地放電所獲得的一些經(jīng)驗(yàn)結(jié)果。

表3  油斷路器的SRBP套管的 dBuV - pC 參考指南

表4 給出了11kV樹(shù)脂澆注型電流互感器內(nèi)部放電所獲得的一些結(jié)果。

表4  11kV 樹(shù)脂澆注型電流互感器 dBuV - pC 參考指南

表5 給出了11kV 樹(shù)脂澆注型電壓互感器內(nèi)部放電所獲得的一些結(jié)果。

表5  11kV 電壓互感器 dBuV - pC 參考指南

表6 給出了35kV/12500kVA 變壓器內(nèi)部放電所獲得的一些結(jié)果。

表6  35kV/12500kVA 變壓器 dBuV - pC 參考指南

表7 給出了10kV開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部放電所獲得的一些結(jié)果。

表7  10kV開(kāi)關(guān)柜 dBuV - pC 參考指南

應(yīng)該強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，上述各表只能作為一個(gè)大致的參考指南，盡管一般來(lái)說(shuō)增加 pC 水平就等于增加 dB 電平，但是放電源和衰減路徑等因素都會(huì)嚴(yán)重影響校準(zhǔn)結(jié)果，因此，所要做的就是通過(guò)歷史數(shù)據(jù)的比較來(lái)判斷被測(cè)物的絕緣程度。

六、使用條件

環(huán)境溫度：-35℃ ~ 65℃

標(biāo)高：海拔 3000m 以下

不結(jié)露的相對(duì)濕度：95%

污穢等級(jí)：Ⅲ級(jí)

風(fēng)速：35m/s

七、符合聲明

本產(chǎn)品符合以下適用的規(guī)定：

測(cè)量的電氣設(shè)備IEC標(biāo)準(zhǔn) EN 61010-1

EMC 電磁兼容規(guī)定 2004/108/CE

低電壓規(guī)定 2006/95/CE

為了能遵從規(guī)定的操作規(guī)則，本設(shè)備設(shè)計(jì)有以下原則：

本產(chǎn)品不發(fā)射電磁波(電磁兼容)

本產(chǎn)品不受外部電磁輻射干擾(EMI)

本產(chǎn)品有靜電放電保護(hù)(ESD)