HYG2930電力設(shè)備帶電巡檢儀技術(shù)說明

1 系統(tǒng)概述

局部放電是電力設(shè)備絕緣劣化的征兆和表現(xiàn)形式，又是絕緣進一步劣化的原因。由于絕緣擊穿的后果經(jīng)常比較嚴重，因而對電力設(shè)備進行局部放電檢測顯的尤為重要。目前，對變電設(shè)備進行局部放電檢測的方法很多：超高頻檢測法（UHF）、高頻檢測法（HF）、超聲波檢測法（AE）、暫態(tài)地電壓檢測法（TEV）等。由于變電設(shè)備的種類繁多，且不同設(shè)備的應(yīng)用也不盡相同。

針對國家電網(wǎng)《電力設(shè)備帶電檢測技術(shù)規(guī)范》相關(guān)帶電檢測要求，HYG2930電力設(shè)備帶電巡檢儀，采用UHF、HF、AE、TEV等多種聯(lián)合的檢測方法測量局部放電，可以滿足不同情況下，不同電力設(shè)備局部放電監(jiān)測的需要，具有靈敏度高、定位度高、適應(yīng)性能強的特點，產(chǎn)品綜合技術(shù)性能達到了*水平。

2 遵循標準

電力設(shè)備帶電檢測技術(shù)規(guī)范（試行）；

GB/T 16927.1 高電壓試驗技術(shù) *部分：一般定義和試驗要求；

GB/T 16927.2 高電壓試驗技術(shù) 第二部分：測量系統(tǒng)；

GB/T 7354 局部放電測量；

GB/T 17626 電磁兼容 試驗和測量技術(shù)；

GB/T 15464 儀器儀表包裝通用條件；

GB/T 6587 電子測量儀器通用規(guī)范； 

GB 6587.1電子測量儀器環(huán)境試驗總綱；

DL 417電力設(shè)備局部放電試驗現(xiàn)場測量導(dǎo)則；

DL/T 474 現(xiàn)場絕緣試驗實施導(dǎo)則；

DL/T 596 電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程；

DL/T 356局部放電測量儀校準規(guī)范；

3 測量原理

HYG2930電力設(shè)備帶電巡檢儀可滿足不同電力設(shè)備局部放電檢測的需要，針對不同的電力設(shè)備采用不同的檢測技術(shù)，如GIS設(shè)備可采用超高頻、超聲波等檢測方法；開關(guān)柜可采用暫態(tài)地電壓、超聲波等檢測技術(shù)；互感器、變壓器可采用高頻、超高頻、超聲波等檢測技術(shù)。

3.1超高頻檢測原理

局部放電是電氣絕緣中局部區(qū)域的電擊穿，不同類型局部放電具有不同的電擊穿過程，產(chǎn)生不同頻率和幅值的電磁波信號，頻率范圍300MHz～3GHz。超高頻局部放電檢測法基本原理是：通過UHF（天線）傳感器檢測GIS等變電設(shè)備局部放電時產(chǎn)生的超高頻電磁波信號，從而獲得局部放電的相關(guān)信息，進行GIS等變電設(shè)備局部放電的檢測和定位。檢測原理圖如下：

 局部放電電流脈沖波形            超高頻局放檢測原理圖

3.2超聲波檢測原理

變電設(shè)備在高壓下出現(xiàn)局部放電時，伴隨產(chǎn)生超聲波等物理現(xiàn)象。隨著放電的發(fā)生，產(chǎn)生的超聲波信號很快向四周介質(zhì)傳播，超聲波信號通過超聲波傳感器中的壓電晶片將轉(zhuǎn)換為電信號，對相應(yīng)電信號進行采集分析，確定設(shè)備內(nèi)的局部放電情況。超聲波傳感器測量原理如下圖所示：

超聲波檢測原理圖

3.3開關(guān)柜局放暫態(tài)地電壓檢測法

當(dāng)開關(guān)設(shè)備內(nèi)部發(fā)生局部放電時，將產(chǎn)生電磁波，這些電磁波只能通過開關(guān)柜金屬外殼間的通道傳播出去，這些通道可能是金屬外殼間的間隔、襯墊或其它絕緣部件，當(dāng)電磁波傳出金屬箱體時，同時在開關(guān)柜的金屬箱體上產(chǎn)生一個暫態(tài)地電壓（TEV），可以通過放置在金屬外殼上的傳感器進行測量。

開關(guān)柜局部放電TEV檢測法原理圖

3.4開關(guān)柜局放超聲波檢測法

當(dāng)電力設(shè)備內(nèi)部發(fā)生局部放電時，將產(chǎn)生超聲波信號，這些超聲波信號通過柜體內(nèi)外的空氣介質(zhì)進行傳播，基于聲發(fā)射原理（AE），通過非接觸式超聲傳感器靠近柜體縫隙或內(nèi)部收集設(shè)備局部放電時發(fā)出的超聲波信號，檢測超聲波信號的幅度、相位、頻率、噪聲等，以及與運行（施加）電壓之間關(guān)系，可以有效反映開關(guān)柜等電力設(shè)備絕緣缺陷程度與故障位置。

 開關(guān)柜局部放電超聲波檢測法原理圖

3.5高頻檢測法

當(dāng)電力設(shè)備，如GIS、變壓器、互感器等設(shè)備發(fā)生局部放電時，高頻電流被局部放電激勵，而電流流入地線，通過測量接地電流值，評判電力設(shè)備的安全狀況，此法實施方便。但由于需要研發(fā)一種精度高、準確性好、性能穩(wěn)定、抗干擾的高頻傳感器，目前此方面的研究較少。

高頻局放檢測原理圖

4 硬件系統(tǒng)

4.1 硬件組成

HYG2930電力設(shè)備帶電巡檢系統(tǒng)除卻主機外，可根據(jù)需要配置多種傳感器檢測單元以滿足需要，主要由超聲波檢測單元、超高頻檢測單元、噪聲檢測單元、高頻檢測單元、暫態(tài)地電壓檢測單元等，以及其他配件如超聲波前置放大器、絕緣測試桿、超高頻傳感器屏蔽軟底座等組件組成。

4.2 系統(tǒng)框圖

 系統(tǒng)框圖

4.3 超高頻檢測單元

4.3.1 部件組成

超高頻檢測單元的主體是超高頻傳感器，采集超高頻信號的主要部件，主要由天線、巴侖、前置處理電路等部分組成。

超高頻檢測單元構(gòu)成圖

4.3.2 天線

超高頻傳感器一般有螺旋、平板或?qū)?shù)等不同特性的天線作為感應(yīng)部件。傳感器的靈敏度，主要取決于天線接收目標信號的增益，而感應(yīng)頻譜越廣的天線及后續(xù)處理電路，其增益就越差。雖然平板方式與螺旋等方式的天線廣譜性很好，但其增益卻不高，這里存在廣譜性與增益特性*平衡的控制問題。

本儀器采用針對局放信號特點專業(yè)研發(fā)的對數(shù)天線及相關(guān)前置處理電路，它具備梳狀響應(yīng)能力，能實現(xiàn)廣譜性和高增益之間*平衡，從而實現(xiàn)傳感器高靈敏度。

4.3.3 巴侖

巴侖也叫平衡不平衡轉(zhuǎn)換器。由于在高頻無線電信號接收中，天線與饋線的阻抗不匹配或天線與發(fā)射機的阻抗不匹配，高頻能量就會產(chǎn)生反射折回，并與前進的部分干擾匯合發(fā)生駐波，應(yīng)用巴侖則可起到阻抗匹配作用，可有效減少信號衰減。

1.1.1 前置電路

超高頻信號極易衰減，在zui近的距離對天線經(jīng)巴侖取得高頻信號進行放大、調(diào)制等電路處理，是避免高頻信號傳輸損失的理想方法，為此本傳感器內(nèi)部直接集成了相關(guān)處理電路。

1.1.2 屏蔽底座

變電現(xiàn)場有大量高強度電磁信號，尤其是手機的2G信號工作頻段900M左右，是超高頻檢測的核心頻段，而其強度可達到局放超高頻信號的10倍以上，因此，屏蔽措施是超高頻檢測的抗干擾手段。本所針對GIS等變電設(shè)備研發(fā)的屏蔽軟底座，可非常有效地隔離外界的超高頻信號，并且非常方便實施。

1.1.3 主要參數(shù)

超高頻傳感器工作頻帶：300/500～1500MHz；

噪聲傳感器工作頻帶：20～3000MHz；

靈敏度：-80dBm；

動態(tài)范圍：大于等于60dB；

1.1 超聲波檢測單元

超聲波傳感器是采集超聲波信號的主要部件，傳感器可采用接觸式或者非接觸式的方式，對電力設(shè)備進行局部放電測量。由于超聲波信號在傳輸過程中易衰減，一般配置前置放大器。

超聲波檢測單元構(gòu)成圖

主要參數(shù)：

超聲波傳感器工作頻帶：20～200KHz；

動態(tài)范圍：> 80 dB；

1 系統(tǒng)配置清單