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(jìn)一步劣化的原因。由于絕緣擊穿的后果經(jīng)常比較嚴(yán)重，因而對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行局部放電檢測(cè)顯的尤為重要。目前，對(duì)變電設(shè)備進(jìn)行局部放電檢測(cè)的方法很多：超高頻檢測(cè)法（UHF）、高頻檢測(cè)法（HF）、超聲波檢測(cè)法（AE）、暫態(tài)地電壓檢測(cè)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(duì)國(guó)家電網(wǎng)《電力設(shè)備帶電檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》相關(guān)帶電檢測(cè)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(cè)方法測(cè)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(cè)的需要，具有靈敏度高、定位度高、適應(yīng)性能強(qiáng)的特點(diǎn)，產(chǎn)品綜合技術(shù)性能達(dá)到了*水平。

2 遵循標(biāo)準(zhǔn)

電力設(shè)備帶電檢測(cè)技術(shù)規(guī)范（試行）；

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

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

GB/T 7354 局部放電測(cè)量；

GB/T 17626 電磁兼容 試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)；

GB/T 15464 儀器儀表包裝通用條件；

GB/T 6587 電子測(cè)量?jī)x器通用規(guī)范； 

GB 6587.1電子測(cè)量?jī)x器環(huán)境試驗(yàn)總綱；

DL 417電力設(shè)備局部放電試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量導(dǎo)則；

DL/T 474 現(xiàn)場(chǎng)絕緣試驗(yàn)實(shí)施導(dǎo)則；

DL/T 596 電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程；

DL/T 356局部放電測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)規(guī)范；

3 測(cè)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(cè)的需要，針對(duì)不同的電力設(shè)備采用不同的檢測(cè)技術(shù)，如GIS設(shè)備可采用超高頻、超聲波等檢測(cè)方法；開關(guān)柜可采用暫態(tài)地電壓、超聲波等檢測(cè)技術(shù)；互感器、變壓器可采用高頻、超高頻、超聲波等檢測(cè)技術(shù)。

3.1超高頻檢測(cè)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(hào)，頻率范圍300MHz～3GHz。超高頻局部放電檢測(cè)法基本原理是：通過UHF（天線）傳感器檢測(cè)GIS等變電設(shè)備局部放電時(shí)產(chǎn)生的超高頻電磁波信號(hào)，從而獲得局部放電的相關(guān)信息，進(jìn)行GIS等變電設(shè)備局部放電的檢測(cè)和定位。檢測(cè)原理圖如下：

 局部放電電流脈沖波形            超高頻局放檢測(cè)原理圖

3.2超聲波檢測(cè)原理

變電設(shè)備在高壓下出現(xiàn)局部放電時(shí)，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(hào)很快向四周介質(zhì)傳播，超聲波信號(hào)通過超聲波傳感器中的壓電晶片將轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，對(duì)相應(yīng)電信號(hào)進(jìn)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(cè)量原理如下圖所示：

超聲波檢測(cè)原理圖

3.3開關(guān)柜局放暫態(tài)地電壓檢測(cè)法

當(dāng)開關(guān)設(shè)備內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，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(shí)，同時(shí)在開關(guān)柜的金屬箱體上產(chǎn)生一個(gè)暫態(tài)地電壓（TEV），可以通過放置在金屬外殼上的傳感器進(jìn)行測(cè)量。

開關(guān)柜局部放電TEV檢測(cè)法原理圖

3.4開關(guān)柜局放超聲波檢測(cè)法

當(dāng)電力設(shè)備內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，將產(chǎn)生超聲波信號(hào)，這些超聲波信號(hào)通過柜體內(nèi)外的空氣介質(zhì)進(jìn)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(shí)發(fā)出的超聲波信號(hào)，檢測(cè)超聲波信號(hào)的幅度、相位、頻率、噪聲等，以及與運(yùn)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(cè)法原理圖

3.5高頻檢測(cè)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(shí)，高頻電流被局部放電激勵(lì)，而電流流入地線，通過測(cè)量接地電流值，評(píng)判電力設(shè)備的安全狀況，此法實(shí)施方便。但由于需要研發(fā)一種精度高、準(zhǔn)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(cè)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(jī)外，可根據(jù)需要配置多種傳感器檢測(cè)單元以滿足需要，主要由超聲波檢測(cè)單元、超高頻檢測(cè)單元、噪聲檢測(cè)單元、高頻檢測(cè)單元、暫態(tài)地電壓檢測(cè)單元等，以及其他配件如超聲波前置放大器、絕緣測(cè)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(cè)單元

4.3.1 部件組成

超高頻檢測(cè)單元的主體是超高頻傳感器，采集超高頻信號(hào)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(cè)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(biāo)信號(hào)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(duì)局放信號(hào)特點(diǎn)專業(yè)研發(fā)的對(duì)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(shí)現(xiàn)廣譜性和高增益之間*平衡，從而實(shí)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(hào)接收中，天線與饋線的阻抗不匹配或天線與發(fā)射機(jī)的阻抗不匹配，高頻能量就會(huì)產(chǎn)生反射折回，并與前進(jìn)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(hào)衰減。

1.1.1 前置電路

超高頻信號(hào)極易衰減，在zui近的距離對(duì)天線經(jīng)巴侖取得高頻信號(hào)進(jìn)行放大、調(diào)制等電路處理，是避免高頻信號(hào)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(chǎng)有大量高強(qiáng)度電磁信號(hào)，尤其是手機(jī)的2G信號(hào)工作頻段900M左右，是超高頻檢測(cè)的核心頻段，而其強(qiáng)度可達(dá)到局放超高頻信號(hào)的10倍以上，因此，屏蔽措施是超高頻檢測(cè)的抗干擾手段。本所針對(duì)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(hào)，并且非常方便實(shí)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(dòng)態(tài)范圍：大于等于60dB；

1.1 超聲波檢測(cè)單元

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

超聲波檢測(cè)單元構(gòu)成圖

主要參數(shù)：

超聲波傳感器工作頻帶：20～200KHz；

動(dòng)態(tài)范圍：> 80 dB；

1 系統(tǒng)配置清單