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便攜式局放試驗儀工作原理

產(chǎn)品概述

開關(guān)柜的故障類型一般可分為拒動/誤動故障、絕緣故障、開斷與關(guān)合故障、載流故障、外力及其他故障。中國電力科學院對1989～1997年和2004年40.5KV以下開關(guān)設(shè)備的故障進行了統(tǒng)計，其中絕緣與載流性故障占30%～53%。而廣東電網(wǎng)公司對1992～2002年開關(guān)設(shè)備故障類型的統(tǒng)計結(jié)果顯示，絕緣與載流性故障的比例甚至高達66% .以上兩種故障均與放電現(xiàn)象有關(guān)。近年來，英國電力企業(yè)對國內(nèi)使用中壓真空開關(guān)進行故障統(tǒng)計：其中誤操作和機械性兩類故障占30%～38% ；放電互感器和電纜箱類故障占26%～44% 。這些故障都會伴隨著局部放電現(xiàn)象的產(chǎn)生。采用傳統(tǒng)方法檢測需浪費大量的財力，造成巨大的損失。

采用暫態(tài)對地電壓(TEV)測量和超聲波(US)測量兩種新興技術(shù)對開關(guān)柜進行故障檢測。設(shè)備采用便攜式，操作簡單，TEV傳感器貼在箱壁，US傳感器沿著開關(guān)柜上的縫隙掃描檢測，對高壓開關(guān)及開關(guān)柜無任何損害，所有的檢測對高壓開關(guān)及開關(guān)柜設(shè)備的運行不產(chǎn)生任何影響。該產(chǎn)品可以對測量進行信號多周期觀察，對放電進行頻率識別，并通過多種模式進行分析，能夠清楚地判斷出開關(guān)柜是否出現(xiàn)故障。

引用標準

局部放電測量GB/T 7354

電力設(shè)備局部放電現(xiàn)場測量導則 DL/T 417

高電壓試驗技術(shù) **部分：一般試驗要求 GB/T 16927.1

高電壓試驗技術(shù) **部分：測量系統(tǒng) GB/T 16927.2

高電壓試驗技術(shù) 第3 部分: 現(xiàn)場試驗的定義及要求 GB/T 16927.3

便攜式局放試驗儀工作原理

產(chǎn)品簡介

本產(chǎn)品主要由以下幾部分組成：

LYPCD-3500巡檢儀一臺。

主機充電器一套

LYTEV-II傳感器1個。

LYCS-Ⅳ非接觸式超聲傳感器1個

BNC-SMA 50Ω同軸電纜2條。

LYTX-03無線同步發(fā)射器及電源線一套。

***1個。

后臺報告生成軟件光盤1個

圖 3?1系統(tǒng)組成

便攜式局放試驗儀工作原理

暫態(tài)地電壓（TEV）測量原理

當配電設(shè)備發(fā)生局部放電現(xiàn)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(shè)備的柜體，并在非帶電體上產(chǎn)生電流行波，且以光速向各個方向快速傳播。受集膚效應(yīng)的影響，電流行波往往僅集中在柜體的內(nèi)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(xù)的金屬斷開或絕緣連接處時，電流行波會有金屬柜體內(nèi)表面轉(zhuǎn)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(chǎn)生暫態(tài)地電壓。而該電壓可用專用的TEV傳感器布置在開關(guān)柜外面進行測量。TEV傳感器類似傳統(tǒng)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(nèi)部可感應(yīng)出高頻脈沖電流信號。其測量原理如圖：

圖 4-1 TEV檢測原理

超聲波（US）測量原理

局部放電發(fā)生前，放點點周圍的電場力絕緣介質(zhì)的機械應(yīng)力和粒子力處于相對平衡狀態(tài)。局部放電發(fā)生時電荷的快速釋放或遷移使電場發(fā)生改變，打破了平衡狀態(tài)，引起周圍粒子發(fā)生震蕩性機械運動，從而產(chǎn)生聲音或振動信號。超聲波法通過在設(shè)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(shè)備的電氣回路無任何聯(lián)系，不受電器方面的干擾，但在現(xiàn)場使用時容易受周圍環(huán)境噪聲或設(shè)備機械振動的影響。由于超聲信號在電力設(shè)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(yōu)點。局部放電產(chǎn)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。

圖 5-1 US測量原理

便攜式局放試驗儀工作原理

技術(shù)參數(shù)

主機參數(shù)
可檢測通道數(shù)	2個通道，1個TEV通道，1個US通道
采樣精度	12bit
同步方式	內(nèi)同步，外同步，光同步
TEV參數(shù)
檢測帶寬	3M-80MHz
測量范圍	0~60dB
測量誤差	±1dB
分辨率	1dB
每周期*大脈沖數(shù)	720個
*小脈沖頻率	10Hz
輸出接口	標準SMA
US參數(shù)
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
硬件
顯示屏	4.3” TFT真彩色液晶顯示屏
分辨率	480×272
操作	薄膜按鍵
存儲	SD卡標配16G卡，*大支持32G
接口	3.5mm立體聲耳機插孔
	DC-005低壓直流充電器輸入口
	充電LED指示燈
	RS232調(diào)試口
	USBD同步口
	USB2.0
	網(wǎng)口
	SD卡插槽
電源
內(nèi)部電源	電池供電（16.8V鋰電池）
正常工作時間	約7小時，充滿時間約3小時
尺寸
長×寬×高		235mm×133mm×48mm
重量		0.85kg
環(huán)境
使用環(huán)境溫度		-20℃至50℃
存儲環(huán)境溫度		-40℃～70℃
濕度		10%-90%（非冷凝）
海拔高度		≤3000m

便攜式局放試驗儀工作原理

基本操作

圖 7?1 整機接口圖

儀器開啟/關(guān)閉

按下按鈕，等待1秒，接通儀器電源。1秒后，開機畫面顯示在屏幕中。

圖 7?2 開機畫面

若要關(guān)閉儀器，長按按鈕3秒鐘。

自檢及系統(tǒng)信息

儀器啟動后，系統(tǒng)會進行自檢，自檢完成后，顯示屏會顯示下列信息：

·自檢測試結(jié)果-顯示加電自檢測試結(jié)果，顯示正?；蚴?。如果儀器自檢失敗，則列出故障點，請根據(jù)故障類型相應(yīng)處理，若無法處理，則應(yīng)將儀器返廠修理。

·設(shè)備型號—顯示設(shè)備型號名稱。

·設(shè)備編號—顯示設(shè)備編號信息。

·軟件版本號—顯示儀器上安裝的當前軟件的版本。

另外也可以從系統(tǒng)設(shè)置中按來瀏覽系統(tǒng)信息顯示屏。

設(shè)置

進入系統(tǒng)主畫面后，使用按鍵進入設(shè)置畫面，使用和按鍵選擇想要修改的項目，選中項目后使用和按鍵對項目進行修改。

其中特殊項：系統(tǒng)設(shè)置中的設(shè)備名稱、任務(wù)編號、日期時間對其進行修改時首先使用和按鍵選擇該項，然后使用和按鍵來選擇要修改的具體位置，當要修改的位置閃爍后使用和按鍵對該位置進行修改，修改完畢后使用和按鍵調(diào)整到?jīng)]有閃爍區(qū)域后，使用和按鍵選擇想要修改的其他項目。

系統(tǒng)設(shè)置

圖7?3 系統(tǒng)設(shè)置畫面SZ

文件名稱—顯示數(shù)據(jù)存儲文件的名稱，顯示當前存儲狀態(tài)。

設(shè)備名稱—被檢測設(shè)備的編號。

任務(wù)編號—試驗任務(wù)編號。

測量通道—當前工作通道。

同步方式—選擇同步方式，內(nèi)同步、光同步、外同步。

內(nèi)同步：可檢測電力設(shè)備是否存在放電及其放電大小。

光同步：在室內(nèi)或其他無陽光直射地點檢測時，需打開白熾燈，可將同步方式改為光同步。

外同步：為了得到穩(wěn)定而且準確的相位。

按鍵聲音—按鍵聲音開、關(guān)控制。

日期時間—系統(tǒng)日期時間設(shè)置。

圖片存儲位置—設(shè)置圖片存儲路徑，可存儲在SD卡內(nèi)，也可通過USB口存儲到終端設(shè)備。

US設(shè)置

圖 7?4 US設(shè)置畫面

預警值（黃色）—設(shè)定黃色“交通燈”門限值（默認值3mV）

報警值（紅色）—設(shè)定紅色“交通燈”門限值（默認值7mV）

增益—通道增益調(diào)節(jié)，系統(tǒng)采用自動增益控制調(diào)節(jié)，范圍為：42dB、35dB、28dB、21dB、14dB、7dB、0dB、-7dB。

測量模式—US測量模式的切換，包含波形模式、連續(xù)模式、相位模式。

波形模式周波數(shù)—更改波形模式下顯示波形的周波數(shù)量。

TEV設(shè)置

圖 7?5 TEV設(shè)置畫面

預警值（黃色）—設(shè)定黃色“交通燈”門限值（默認值20dBmV）

報警值（紅色）—設(shè)定紅色“交通燈”門限值（默認值29dBmV）

測量模式—HFCT顯示模式的切換，包含波形模式、統(tǒng)計模式、脈沖模式。

統(tǒng)計模式統(tǒng)計時長—設(shè)置統(tǒng)計模式的統(tǒng)計時間

系統(tǒng)信息

圖 7?6 系統(tǒng)信息畫面

瀏覽在加電時顯示的系統(tǒng)信息。

TEV測量

TEV有3種測量模式：波形模式、統(tǒng)計模式、脈沖模式。

TEV—波形模式

在系統(tǒng)設(shè)置中測量方式選擇TEV，按TEV設(shè)置中測量模式選擇波形模式后設(shè)置周波數(shù)，再點擊按鈕進入顯示畫面：

圖 7?7 TEV波形運行模式

測量通道—顯示正在測量的通道。

測量模式/顯示模式—顯示當前測量模式（正常模式、脈沖模式，統(tǒng)計模式。）

觸發(fā)方式—顯示當前觸發(fā)方式及運行狀態(tài)。

時間日期—顯示系統(tǒng)時間日期。

電池狀態(tài)—顯示當前剩余電池電量。

報警指示—顯示當前的報警狀態(tài)，如綠色、黃色或紅色，具體由設(shè)定值決定。默認值為：小于20 dB = 綠色、20-29 dB = 黃色、以及大于 29dB = 紅色。

測試背景—顯示當前測試背景，在停止狀態(tài)下，點擊保存測試背景。

峰值讀數(shù)—當前周波測量到的峰值讀數(shù)，用dBmV表示。

報警歷史—以流動柱狀態(tài)圖的形式顯示*近 20 個測量值，色彩編碼類似于交通指示燈。還可以通過按下按鈕來**歷史。

歷史*大讀數(shù)—進入測量模式以來，所獲得的*大讀數(shù)。還可以通過按下按鈕來復位。

操作指示—系統(tǒng)對當前畫面可用操作進行提示。

波形圖—顯示測量波形可顯示多個周波根據(jù)放電特性來判斷是否放電，通過和按鈕可對波形幅值顯示進行縮放。

圖 7?8 TEV波形停止模式

保存記錄—以數(shù)據(jù)庫的形式對測量數(shù)據(jù)，波形進行存儲。

查看記錄—查看測量數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行處理。

設(shè)為背景—將當前測得值設(shè)為背景值。

**歷史—對報警歷史進行**處理。

存儲圖片—將測得波形以圖片形式進行保存。

TEV—統(tǒng)計模式

在TEV設(shè)置中測量模式選擇統(tǒng)計模式后，點擊按鈕進入顯示畫面，TEV的統(tǒng)計模式有3種顯示模式，若要在各模式之間進行切換，則可以在運行狀態(tài)下使用左、右方向鍵在各個不同顯示屏之間進行切換

圖 7?9 顯示模式切換

二維圖譜（峰值圖譜）

顯示單周期內(nèi)波形幅值和相位的關(guān)系，以及脈沖次數(shù)與相位的關(guān)系。

二維圖譜（指紋圖）

該模式下縱軸代表放電水平，橫軸代表相位0-360度，不同的像素顏色代表不同的峰值頻次。點擊按鈕開始重新統(tǒng)計。

三維圖譜（Q-Φ-T）

該模式縱軸代表放電水平，橫軸代表相位，Z軸代表時間，脈沖不同顏色代表放電水平的大小不同，右側(cè)顏色標識代表縱軸不同的百分比所使用的不同顏色。通過該模式可以區(qū)分干擾和放電，以及隨時間變化不同相位信號的變化。

TEV—脈沖模式

圖 7?10 脈沖模式

在TEV設(shè)置中測量模式選擇脈沖模式后，點擊按鈕進入顯示畫面：

脈沖數(shù)/2S—顯示在 2 秒期間內(nèi)的脈沖計數(shù)。

脈沖數(shù)/周期—顯示 50Hz主頻率下的每周期內(nèi)的脈沖數(shù)。

嚴重度—顯示短期嚴重度（根據(jù) TEV幅值（mV）x 每周期內(nèi)的脈沖數(shù)計算）。

US測量

US有3種測量模式：波形模式、連續(xù)模式、相位模式。

在系統(tǒng)設(shè)置中測量方式選擇US，US設(shè)置中選擇需要的測量模式后，點擊按鈕進入顯示畫面。

US—波形模式

波形檢測模式用于對被測信號的原始波形進行診斷分析，以便能直觀的觀察被測信號是否存在異常。

圖 7?11 US波形模式測量畫面

US—連續(xù)模式

連續(xù)檢測模式是局部放電超聲波檢測中應(yīng)用*為廣泛的一種檢測方法?？裳杆贆z測被測信號特征，顯示直觀，響應(yīng)速度快。該模式通過不同參數(shù)值的大小組合判斷被測設(shè)備是否存在局部放電以及可能的放電類型。

圖 7?12 US連續(xù)模式測量畫面

按下F1停止后，再點擊確定可設(shè)置背景。

有效值—顯示被測信號在一個周期內(nèi)的有效值。

周期峰值—顯示被測信號在一個周期內(nèi)的峰值。

50Hz相關(guān)性—顯示被測信號50Hz頻率成分。

100Hz相關(guān)性—顯示被測信號100Hz頻率成分。

US—相位模式

由于局部放電信號的產(chǎn)生與工頻電場具有相關(guān)性，因此可以講工頻電壓作為參考量，通過觀察被測信號的發(fā)生相位是否具有聚集效應(yīng)來判斷被測信號是否因設(shè)備內(nèi)部放電引起的。

圖 7?13 US相位模式測量畫面

橫軸為角度（0～360°），縱軸為信號幅值（mV）。

按下后，可查看存儲記錄。

點擊按鈕可以消除統(tǒng)計。

數(shù)據(jù)存儲

系統(tǒng)將數(shù)據(jù)存儲在SD卡中，為了保證軟件正常存儲及讀取，應(yīng)保證SD卡有效。在存儲前應(yīng)先系統(tǒng)設(shè)置中設(shè)置文件名稱、設(shè)備名稱、任務(wù)編號，以作為日后查看標識。

在停止狀態(tài)下，按下按鍵，可對數(shù)據(jù)及圖形進行存儲。

數(shù)據(jù)查看

停止狀態(tài)下按下按鍵，可打開歷史數(shù)據(jù)窗口，在該窗口下，可對記錄進行刪除，對文件可進行導出和刪除，同時提供藍牙發(fā)送接口。

圖 7?14 歷史數(shù)據(jù)畫面

外同步的使用

在現(xiàn)場試驗時，為了得到穩(wěn)定而且準確的相位，可以采用外同步觸發(fā)方式，在系統(tǒng)設(shè)置里，將觸發(fā)方式改成外同步，將無線同步發(fā)射器接到試驗電源上，點擊運行，此時放電相位為穩(wěn)定而準確的相位。

注意：無線同步連接試驗電源時，應(yīng)嚴格按照LNE的表示進行接線。

圖 7?15 無線同步發(fā)射器

傳感器的使用

TEV傳感器

TEV傳感器能夠感應(yīng)出開關(guān)柜金屬柜體上的暫態(tài)電壓形成一定的高頻感應(yīng)電流。使用時將TEV傳感器緊貼在金屬柜體上。

圖 7?16 TEV傳感器圖片

非接觸式超聲傳感器（CS）使用

非接觸式超聲傳感器是對發(fā)生局放時在空氣中傳播的超聲波進行檢測。要求放電源與傳感器之間必須有良好的空氣路徑，對于封閉良好，無氣孔及空氣間隙的開關(guān)柜將無法檢測。使用時將傳感器吸附在開關(guān)柜體上，防止超聲移動產(chǎn)生干擾信號，并將超聲探頭對準設(shè)備的縫隙處進行檢測。

圖 7?17非接觸式超聲傳感器（CS）圖片

充電

**次使用前，應(yīng)為該裝置充電。完全充電所需時間大約4小時；但是，如果該裝置已經(jīng)部分充電，則應(yīng)減少充電時間。一旦電池充滿，指示燈變?yōu)榫G色。充電狀態(tài)由靠近充電器插孔旁邊的LED指示。

·如果LED熄滅，該裝置未充電，如果接入電源適配器后充電指示燈不亮，表示充電線路有故障，請檢查電源適配器是否通電。

·如果LED紅色，則表示電池正在充電。

·如果LED綠色，則表示電池已充滿。

·充電時務(wù)必關(guān)閉LYPCD-3500 TEV局部放電巡檢儀。

·充電器插入時，不得用儀器進行測量。

注：對本儀器內(nèi)置電池進行充電時，必須使用本儀器配帶的專用電源適配器充電，不得使用其它電源，否則可能造成電池或儀器損壞！

檢測流程及聲電聯(lián)合檢測有效性

TEV局部放電檢測流程

設(shè)置參數(shù)：點擊設(shè)置文件名，設(shè)備名稱，任務(wù)編號，測量方式選擇TEV；再點擊，通過選擇測量模式，點擊選為波形模式（出廠默認模式），再點擊返回測量界面。

背景檢測：連接TEV傳感器，將傳感器貼在接地的金屬體上（非測量源）當信號穩(wěn)定時按下停止運行，再點擊，記錄下背景值，點擊運行。

信號檢測：將傳感器緊貼在檢測部位開關(guān)柜發(fā)生放電的主要部位為母排（連接處、穿墻套管，支撐絕緣件等）、斷路器，CT、PT、電纜等設(shè)備所對應(yīng)到開關(guān)柜柜壁的位置，這些設(shè)備大部分位于開關(guān)柜前面板中部及下部，后面板上部、中部及下部、側(cè)面板的上部、中部及下部（開關(guān)柜TEV檢測部位如圖8-1）。

異常診斷：當通過波形模式檢測到信號時，應(yīng)對局部放電進行診斷與分析，觀察信號的周期性通過改變測量模式記錄和分析信號。

數(shù)據(jù)記錄：通過儀器的記錄功能將數(shù)據(jù)保存：在各個模式下點擊停止，點擊保存記錄，以供后期分析。

生成報告：取下SD卡，或在USB端口插入U盤在停止狀態(tài)下點擊，再點擊文件導出可將數(shù)據(jù)導出到U盤，按照第9章生成巡檢報告。

圖 8?1 TEV檢測部位示意圖

US局部放電檢測流程

設(shè)置參數(shù)：點擊設(shè)置文件名，設(shè)備名稱，任務(wù)編號，測量方式選擇US；再點擊，測量模式選為連續(xù)檢測模式，儀器會根據(jù)信號自動轉(zhuǎn)換增益（常規(guī)檢測時無需設(shè)置，可使用內(nèi)置參數(shù)）。

背景檢測：將傳感器對著空曠的地方，當信號保持穩(wěn)定時按下停止運行，再點擊，記錄下背景值，點擊運行。

信號檢測：將超聲波傳感器探頭沿著柜體上的縫隙進行掃描檢測，觀察波形變化。

異常診斷與分析：當檢測到周期性信號時進行分析，觀察在連續(xù)檢測模式下50Hz頻率成分，100Hz頻率成分的大小，并與背景信號比較，看是否有明顯變化。并且開展局部放電診斷與分析，包括通過應(yīng)用相位檢測模式，時域波形檢測模式判斷放電類型；或是挪動傳感器位置，尋找信號*大值，查明可能的放電位置。

圖表 8?1 US檢測缺陷判據(jù)

數(shù)據(jù)記錄：通過儀器的記錄功能將數(shù)據(jù)保存：在當前模式下點擊停止，點擊保存記錄，按照第8.1節(jié)第6步生成檢測報告。

圖 8?2 US檢測位置示意圖

聲電聯(lián)合檢測

為了更加有效地檢測出高壓開關(guān)柜和工頻試驗變壓器的局部放電及其放電類型，應(yīng)將超聲波（US）測量法與暫態(tài)地電壓（TEV）測量法聯(lián)合使用。經(jīng)過長期實驗室物理模擬開關(guān)柜放電現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了其各自的特點（見下表）。

圖表 8?2 聲電檢測技術(shù)技術(shù)的區(qū)別