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電力技術
dnms特高領局放檢測儀
時間：2022-09-11
中試控股技術研究院魯工為您講解：dnms特高領局放檢測儀（ 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
局部放電的檢測方法有哪些
一、電測法
局部放電最直接的現象即引起電極間的電荷移動。每一次局部放電都伴有一定數量的電荷通過電介質，引起試樣外部電極上的電壓變化。另外，每次放電過程持續時間很短，在氣隙中一次放電過程在10ns量級；在油隙中一次放電時間也只有1μs。根據Maxwell電磁理論，如此短持續時間的放電脈沖會產生高頻的電磁信號向外輻射。局部放電電檢測法即是基于這兩個原理。常見的檢測方法有脈沖電流法、無線電干擾法、介質損耗分析法等。
1、脈沖電流法
脈沖電流法是一種應用最為廣泛的局部放電測試方法。脈沖電流法的基本測量回路見圖。圖中C代表試品電容，Zm（Zm）代表測量阻抗，Ck代表耦合電容，它的作用是為Cx與Zm之間提供一個低阻抗的通道。Z代表接在電源與測量回路間的低通濾波器，Z可以讓工頻電壓作用到試品上，但阻止被測的高頻脈沖或電源中的高頻分量通過。
（a）為并聯測量回路，試驗電壓U經Z施加于試品Cx，測量回路由Ck與Zm串聯而成，并與Cx并聯，因此稱為并聯測量回路。試品上的局部放電脈沖經Ck耦合到Zm上，經放大器A送到測量儀器M。這種測量回路適合于試品一端接地的情況，在實際工作中應用較多。
圖1（b）為串聯測量回路，測量阻抗Zm串聯接在試品Cx低壓端與地之間，并經由Ck形成放電回路。因此，試品的低壓端必須與地絕緣。
（c）為橋式測量回路，又稱平衡測量回路。試品Cx與耦合電容Ck均與地絕緣，測量阻抗Zm與Zm分別接在Cx與Ck的低壓端與地之間。測量儀器M測量Zm與Zm’上的電壓差。
2、無線電干擾電壓法（RIV）
無線電干擾電壓法，包括射頻檢測法，最早可追溯到1925年，Schwarger發現電暈放電會發射電磁波，通過無線電干擾電壓表可以檢測到局部放電的發生。國外目前仍有采用無線電干擾電壓表檢測局部放電的運用，在國內，常用射頻傳感器檢測放電，故又叫射頻檢測法。較常用射頻傳感器有電容傳感器、Rogowski線圈電流傳感器和射頻天線傳感器等。
RIV方法能定性檢測局部放電是否發生，甚至可以根據電磁信號的強弱對電機線棒和沒有屏蔽層的長電纜進行局部放電定位；采用Rogowski線圈傳感器也能定量檢測放電強度，且測試頻帶較寬（1~30MHz）。
3、介質損耗分析法（DLA）
局部放電對絕緣材料的破壞作用是與局部放電消耗的能量直接相關的，局部放電的現象將導致介質的損壞，從而使得tgδ大大增加。因此可以通過測量tgδ的值來測量局部放電能量從而判斷絕緣材料和結構的性能情況。
介質損耗分析法特別適用于測量低氣壓中存在的輝光或者亞輝光放電。由于輝光放電不產生放電脈沖信號，而亞輝光放電的脈沖上升時間太長，普通的脈沖電流法檢測裝置中難以檢測出來。但這種放電消耗的能量很大，使得tgδ很大，故只有采用電橋法檢測tgδ才能判斷這種放電的狀態和帶來的危害。但是，DLA方法只能定性的測量局部放電是否發生，基本不能檢測局部放電量的大小，這限制了DLA方法的運用。
二、非電檢測法
1、超聲波法測試局部放電
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，不受環境條件限制，但靈敏度較低，不能直接定量。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電源沒有電的聯系，不會受到電源系統的電信號的干擾；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。
當設備內部有故障放電時（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1MHz并移動傳感器位置，使能有效地測到超聲信號，見圖2。測得電信號與聲信號的時間差Δt就可計算出放電點與傳感器的位置的距離，s=vΔt，一般計算取v=1.42mm/μs。
2、光檢測法
對于絕緣內部的局部放電，只有透明介質才宜用光檢測法，例如聚乙烯絕緣電纜芯通過水介質掃描用光電倍增管觀察。但該方法靈敏度較低，局限性大，較適宜于檢測暴露在外表面的電暈放電。
3、熱檢測法
由于局部放電在放電點會發熱，當故障較嚴重時，局部熱效應是明顯的，可用預先埋入的熱電偶來測量各點溫升，從而確定局部放電部位。這種方法既不靈敏也不能定量，因而在現場測量中一般不用這種方法。
4、放電產物分析法
油紙絕緣材料在局部放電作用下會分解產生各種氣體，分析局部放電時產生的化學生成物，例如用色譜分析儀測量高壓電氣設備的油中，由于放電產生的微量可燃性氣體。從而推斷局部放電的程度，從而判斷故障類型，已在生產實際中廣泛應用，并取得較好的效果。各種氣體中對判斷故障有價值的氣體有甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、氫（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）等。
絕緣中存在局部放電時，當放電較小并在故障點引起的溫度高于正常溫度不多時，由油裂解的產物主要是甲烷和氫；當局部放電故障擴大，形成局部爬電或火花、電弧放電時，會引起局部高溫，產生乙炔、乙烯和一氧化碳、二氧化碳。如利用四種特征氣體的三比值法，可用來判斷變壓器故障性質，但實際上對電力設備進行絕緣故障判斷時，僅根據一次測量數據往往是不夠的，宜利用色譜分析，觀察各有害氣體隨時間的增量。并和局部放電超聲測量和電測法數據作比較，進行綜合判斷，才能更加有效地判斷故障性質。
當故障涉及到固體絕緣時，會引起一氧化碳和二氧化碳含量的明顯增長。但根據現有統計資料，固體絕緣的正常老化過程與故障情況下劣化分解，表現在油中一氧化碳的含量上，一般情況下沒有嚴格的界限；二氧化碳含量的規律更不明顯。因此，在考察這兩種氣體含量時更應注意結合具體變壓器的結構特點，如油保護方式、運行溫度、負荷情況、運行歷史等情況加以分析，以盡可能得出正確的結論。
超高頻檢測法（UHF法）
原理：GIS發生絕緣故障的原因是其內部電場的畸變，往往伴隨著局部放電現象，產生脈沖電流，電流脈沖上升時間及持續時間僅為納秒（ nS ） 級，該電流脈沖將激發出高頻電磁波，其主要頻段為0.3—3GHz，該電磁波可以從GIS上的盤式絕緣子處泄露出來，采用超高頻傳感器（頻段為0.3—3GHz ）測量絕緣縫隙處的電磁波，然后根據接收的信號強度來分析局部放電的嚴重程度。
優點： 可以帶電測量，測量方法不改變設備的運行方式，并且可以實現在線連續監測?？捎行У匾种票尘霸肼?，如空氣電暈等產生的電磁干擾頻率一般均較低，超高頻方法可對其進行有效抑制?？垢蓴_能力強。
缺點：僅僅能知道發生了故障，但不能對發生故障的點進行準確的定位。而且目前沒有相應的國際及國內標準，不能給出一個放電量大小的結果。
目前難點：主要問題在于如何進一步提高靈敏度，解決各種干擾問題，進一步實現準確的定位。
超聲波檢測法（AE法）
原理：GIS內部產生局部放電信號的時候，會產生沖擊的振動及聲音，GIS局部放電會產生聲波，其類型包括縱波、橫波和表面波?？v波通過氣體傳到外殼、橫波則需要通過固體介質（比如絕緣子等）傳到外殼。通過貼在GIS外殼表面的壓電式傳感器接收這些聲波信號，以達到監測GIS局放的目的。因此可以用在腔體外壁上安裝的超聲波傳感器來測量局部放電信號。
超聲波原理
優點：傳感器與 GIS設備的電氣回路無任何聯系，不受電氣方面的干擾。設備使用簡便，技術相對比較成熟，現場應用經驗比較豐富， 可不改變設備的運行方式進行帶電測量，由于測量的是超聲波信號，因此對電磁干擾的抗干擾能力比較強，可以對缺陷進行定位。
缺點：聲音信號在 氣體中的傳輸速率很低（約140m/s ），且信號中的高頻部分衰減很快，信號通過不同介質的時候傳播速率不同，且在不同材料的邊界處會產生反射，因此信號模式變得很復雜。另外傳感器監測有效范圍較小，對大型設備器需要眾多的傳感器，現場應用較為不便。
存在的問題：
（1）無法區分放電信號和干擾信號。GIS的PT噪聲大，無法區分其中的放電信號和振動噪聲信號；對于戶外GIS，環境噪聲很大，對超聲檢測干擾很大。（2）靈敏度低。無論縱波還是橫波，在GIS內部傳播過程中，衰減很大，因此，超聲法對金屬顆粒外的其他類型放電靈敏度低。（3）操作不便。需要通過粘結劑將傳感器貼在GIS殼體表面，粘貼的效果和操作者的晃動對測量效果影響很大。
高頻電流法（HFCT法）
原理：當電力設備內部發生局部放電時，高頻放電電流會沿著接地線向大地傳播。高頻電流法通過在接地線上安裝高頻電流傳感器檢測高頻電流信號實現局部放電檢測。
高頻電流法一般使用Rogowski線圈方式，在環狀磁芯材料上圍繞多圈的導線線圈，高頻電流穿過磁芯中心而引起的高頻交變電磁場會在線圈上產生感應電壓。由于高頻電流傳感器的測量回路與被測電纜之間沒有直接的電氣連接，屬于非侵入式的檢測方法，被檢測設備不需要停運。
為什么電力系統進行維護時經常用到手持式局放測試儀？
對于手持式局放測試儀的使用主要基于電力系統中的局部放電現象。由于絕緣材質中出現了局部區域的放電現象，同時此現象沒有貫穿施加電壓的導體之間，而是發生在導體附近或者是其他地方，這樣的現象就是局部放電。局部放電的情況說明了電力電氣設備存在絕緣弱點，這是由于絕緣老化劣質的原因。局部放電也是造成高壓電氣設備發生絕緣擊穿的重要原因。絕緣擊穿容易造成電氣設備損壞，甚至電力系統故障。所以在長期工作電壓的刺激下，是不讓絕緣結構發生較強烈的局部放電行為的。因此這需要對運行中的電氣設備加強監測，當監測到局部放電超過一定程度時，電力工作者就需要考慮將此電氣設備停止運行，并且進行檢修或者是替換。電力系統的運行離不開手持式局放測試儀的監測，這也就說明了為什么要使用手持式局放測試儀的原因。
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