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电力技术
110KV超声波局部放电带电检测系统
时间：2022-09-03
中试控股业内知名局放仪专家鲁工为您诠释：110KV超声波局部放电带电检测系统（ZSJF-9900局部放电综合试验仪）
ZSJF-9900局部放电综合试验仪用于高压开关柜、环网柜、变压器、GIS、架空线路、电缆终端、电缆分支箱等设备的绝缘状态检测与评估。
局部放电巡检仪主要用于高压电气设备的局部放电检测，中试控股采用脉冲电流原理。由于绝大部分高压电气设备，其高低压侧或接地部分都存在分布电容，高场强区发生放电时，会耦合到接地部分并通过接地线进入大地。卡在接地线上，检测其局放产生的脉冲电流信号，从而获得被检测设备的局部放电信息。主要用于电缆、变压器、电抗器、GIS、开关柜等中高压设备的局部放电信号检测。
特高频(UHF)法检测原理
电力设备绝缘体中绝缘强度和击穿场强都很高，当局部放电在很小的范围内发生时，击穿过程很快，将产生很陡的脉冲电流，其上升时间小于1ns，并激发频率高达数GHz 的电磁波。局部放电检测特高频（UHF）法基本原理是通过UHF 传感器对电力设备中局部放电时产生的超高频电磁波（300MHz ≤ f ≤ 3GHz ）信号进行检测，从而获得局部放电的相关信息，实现局部放电监测。根据现场设备情况的不同，可以采用内置式超高频传感器和外置式超高频传感器。如图4-1所示为特高频检测法基本原理示意图。由于现场的电晕干扰主要集中300MHz 频段以下，因此UHF 法能有效地避开现场的电晕等干扰，具有较高的灵敏度和抗干扰能力，可实现局部放电带电检测、定位以及缺陷类型识别等优点。
4.2 超声波(US)法检测原理
局部放电发生前，放电点周围的电场力绝缘介质的机械应力和粒子力处于相对平衡状态。局部放电发生时电荷的快速释放或迁移使电场发生改变，打破了平衡状态，引起周围粒子发生震荡性机械运动，从而产生声音或振动信号，如图4-2所示。超声波法通过在设备腔体外壁上安装超声波传感器来测量局部放电信号。该方法特点是传感器与地理设备的电气回路无任何联系，不受电器方面的干扰，但在现场使用时容易受周围环境噪声或设备机械振动的影响。由于超声信号在电力设备常用绝缘材料中的衰减较大，超声波检测法的检测范围有限，但具有定位准确度高的优点。局部放电产生的声波的频谱很宽，可以从几十Hz 到几MHz，其中频率低于20kHz的信号能够被人耳听到而高于这一频率的超声波信号必须用超声波传感器才能接收到。通过测量超声波信号的声压大小，推测放电的强弱。此外超声波法还具有可探测不同类型的故障，如悬浮、尖端、沿面等，可在线检测不影响设备正常运行，具有很高的灵敏度，良好的抗电磁干扰能力以及具有定位准确度高等
ZSJF-9900局部放电综合试验仪应用领域
发、配电企业
铁路系统
石油化工供电系统
航空航天检测领域
自动化检测领域
ZSJF-9900局部放电综合试验仪中试控股引用标准
局部放电测量GB/T 7354
电力设备局部放电现场测量导则 DL/T 417
高电压试验技术 第一部分：一般试验要求 GB/T 16927.1
高电压试验技术 第二部分：测量系统 GB/T 16927.2
高电压试验技术 第3部分: 现场试验的定义及要求 GB/T 16927.3
ZSJF-9900局部放电综合试验仪功能
（1）对运行变压器、GIS等高压一次设备不接触扫描，发现并定位外部放电；
（2）对变压站开放（露天）设备带电扫描，发现并定位各种放电（电晕、电弧、闪络、爬电、断线、拉弧等）；
（3）对运行中的高压开关柜扫描，发现并定位局部放电、螺丝松动等故障；
（4）发现并定位铁塔上的绝缘子放电，露天电缆头的爬电，地下电缆的局部放电；
（5）在电力系统的交接及预防性试验中，主变及GIS的局放试验中，用该装置配合局放仪使用，如有局部放电，可区分是内部放电还是外部放电，如是外部放电，可定位具体的放电点；
（6）大型油渍式变压器及GIS等生产厂家的出厂试验中，该装置在局放试验中配合局放仪使用，如有放电，在局放仪的屏幕上不能看出是内部放电还是外部放电，用手持式巡检定位仪进行扫描。可很快发现并定位外部放电，如无外部放电则判断为内部放电。对干式变压器的出厂局放试验，用该装置配合局放试验仪使用，能很快区分是内部放电还是外部放电。另外对带电运行的干式变压器进行扫描，无论是内部放电还是外部放电，都能准而快地发现并定位；
（7）大型机械设备轴承，因润滑不良产生的机械故障，用该装置可检测并定位；
（8）高压密封气体液体的泄漏检测。
ZSJF-9900局部放电综合试验仪特点
（1）手持式、非接触、可视化、可听并存储显示波形、带电不接触检测。
（2）信号接收范围：最远可达50m。
（3）信号放大倍数大、灵敏度高。
（4）强度适中的绿色激光描准，阳光下人眼易跟踪。
（5）天线为雷达式军用环焦天线，聚焦能力强。
（6）显示器可时时显示波形，并可存储有价值的波形。
（7）定位准确，安全可靠，简单实用。
（8）功能强大，使用范围广，适用于电力系统，铁路及石化冶金等行业的电力
监测、机械故障监测、高压密封气体液体等泄露监测。
（9）除对铁路系统的变电站的放电进行巡检定位外，特别适合铁路电力系统的接触网的各种绝缘及连接故障，查找及定位。详见后面说明。
（10）安全先进，状态检修的好帮手。
ZSJF-9900局部放电综合试验仪技术参数
通道数 独立4通道
采样速率 1M、5M、10M可选
采样精度 12bit
量程切换 -40dB，-20dB，0dB，20dB，40dB，60dB共6档
测量频带 3dB 带宽 10kHz～1MHz
数字滤波 10kHz～1MHz 任意选择
程控滤波器分段 低端频率：10kHz，20kHz，40kHz，80kHz
高端频率：100kHz，200kHz，300kHz，400kHz
本量程非线性误差 10%
测量范围 0.1pC~100,000pC
灵敏度 0.1pC
可测试品的电容量范围 6pF～250μF
试验电源频率范围 50～500Hz
显示
显示屏 12” TFT真彩色触摸液晶显示屏
分辨率 1024×768
接口
USB 3路，可外接鼠标键盘，以及外接移动存储设备
电源模式 AC 220V；频率50Hz；功率300W
电信号接口 4路BNC接口，用于信号输入
光信号接口 4路，用于信号输入
网口 1路
接地钮 外部接地
通用说明
CPU 主频1.60GHz
内存 2.0GB
硬盘 128GB固态硬盘
系统 Windows Xp
工作环境 环境温度：-10～45℃ 相对湿度：≤95%
尺寸 长×宽×高：474mm × 288mm × 370mm
重量 15.8kg
技术特性
通道数 2个电信号接口，一个外同步接口
采样精度 12bit
量程切换 60dB、50dB、40dB、30dB、20dB、10dB、0dB、-10dB共8档
频带范围 80k-200kHz、40k-300kHz
本量程非线性误差 5%
量程范围 0.1pC~100000pC
灵敏度 0.1pC
可测试品的电容量范围 6pF～250μF
试验电源频率范围 50～400Hz
显示
显示屏 7” TFT真彩色触摸液晶显示屏
分辨率 800×480
存储
物理存储 256MB DDR2，为运行内存
SD卡存储 标配16G卡，可升级为32G，用于存储试验记录及试验数据
接口
RS232 用于与PC机同步传输接口
USB 可外接鼠标键盘，以及外接移动存储设备
电源模式 AC 220V
电信号接口 2路BNC接口，用于信号输入
SMA接口 外同步接口
SD卡插槽 可插入最大支持32G的SD卡
网口 可扩展
接地钮 外部接地用
通用说明
CPU 主频533MHz
系统 WINCE6.0
使用环境温度 -20℃至45℃
存储环境温度 -20℃至60℃
尺寸 长×宽×高：350mm × 245mm × 175mm
重量 5.8kg
通道数 2个电信号接口，一个外同步接口
采样精度 12bit
量程切换 60dB、50dB、40dB、30dB、20dB、10dB、0dB、-10dB共8档
频带范围 80k-200kHz、40k-300kHz
本量程非线性误差 5%
量程范围 0.1pC~100000pC
灵敏度 0.1pC
可测试品的电容量范围 6pF～250μF
试验电源频率范围 50～400Hz
显示
显示屏 7” TFT真彩色触摸液晶显示屏
分辨率 800×480
存储
物理存储 256MB DDR2，为运行内存
SD卡存储 标配16G卡，可升级为32G，用于存储试验记录及试验数据
接口
RS232 用于与PC机同步传输接口
USB 可外接鼠标键盘，以及外接移动存储设备
电源模式 AC 220V
电信号接口 2路BNC接口，用于信号输入
SMA接口 外同步接口
SD卡插槽 可插入最大支持32G的SD卡
网口 可扩展
接地钮 外部接地用
通用说明
CPU 主频533MHz
系统 WINCE6.0
使用环境温度 -20℃至45℃
存储环境温度 -20℃至60℃
尺寸 长×宽×高：350mm × 245mm × 175mm
重量 5.8kg
◆采用并联法的整个系统的接线原理图
该系统采用脉冲电流法检测高压试品的局部放电量，由控制台控制调压器和变压器在试品的高压端产生测试局放所需的预加电压和测试电压，通过无局放耦合电容器和输入单元将局部放电信号取出并送至局部放电检测仪显示并判断和测量。系统中的高压滤波器可以防止在测试过程中试品击穿而损坏其他设备，阻塞放电电流进入试验变压器，并且可以抑制从高压电源进入的谐波干扰，隔离滤波器是将电源的干扰和整个测试系统分开，降低整个测试系统的背景干扰。
几种典型的局部放电测量回路连接方法
a电压互感器:电压互感器的试验方法可归结为两大类，即在被试品高压侧加压或低压侧加压(即二次绕组自励磁产生)，一般推荐采用高压侧加压，但在现场若受到客观条件的限制，无适当的电源设备，则采用低压侧加压。
注：电压互感器高压线圈首末两端绝缘水平相等的，应向两个高压端子轮流施加电压，共进行两次试验。当一个高压端子加压时，另一个高压端子应接到低压端子上。
低压侧加压:
1） 输入单元和互感器串接，以杂散电容Cs取代耦合电容器Ck，其试验接线如图6-4-A所示。外壳可并接在X处，也可直接接地。
2） 当干扰影响测量时，可采用邻近相的互感器或性能相近的互感器连接成平衡回路的接线，如图6-4-B所示，被试互感器励磁，非被试互感器不励磁，以降低干扰。此时采用脉冲鉴别系统测试效果更佳。
3） 输入单元和耦合电容器Ck串接，其试验接线如图6-4-C所示。外壳可直接接地。
为防止励磁电流过大，电压互感器试验的预加电压，可采用150Hz或其它合适的频率作为试验电源。
b 电流互感器:
电流互感器局部放电试验，试验电压由外施电源产生，一般有三种检测方法：
1）输入单元和互感器串接，以杂散电容Cs取代耦合电容器Ck，其试验接线如图6-5-A所示。试验变压器一般按需要选用单级变压器串接(例如单级电压为60kV的3台变压器串接)，其内部放电量应小于规定的允许水平。互感器若有铁芯C端子引出，则并接在B处。电容式互感器的末屏端子也并接在B处。外壳最好接B，也可直接接地。
2）当干扰影响测量时，可采用邻近相的互感器或性能相近的互感器连接成平衡回路的接线，如图6-5-B所示，被试互感器施加高压，非被试互感器不施加高压，以降低干扰。此时采用脉冲鉴别系统测试效果更佳。
3）输入单元和耦合电容器Ck串接，其试验接线如图6-5-C所示。外壳可直接接地。
? 通道电信号的连接方式：
1) 首先将仪器的接地端子用电缆线可靠接地；
2) 将交流220V电源线插接在仪器标有(AC220V)的电源插口上；
3) 将输入单元（检测阻抗）的初级末端和接地端子短接并接地（非平衡输入）；
4) 用50欧姆同轴电缆将仪器通道BNC口与输入单元的“至局放仪”端子连接。
5) 两通道连接方式相同。
? 用试品的高压套管末屏作为耦合电容，进行局放测试：（参见附录图3局放试验接线图）
1) 将输入单元的初级首端与被测试品的高压套管末屏连接（接线尽量短）；
2) 这种连接方式下，需要校准仪器时，将校准脉冲发生器输出的红线夹子，夹至高压套管的顶端，同时将其黑线接地。（参见附录图1校准接线图）
? 用专用高压耦合电容进行局放测试：（参见附录图4局放试验接线图）
1) 对于已配装输入单元的耦合电容，用50欧姆同轴电缆将耦合电容下端标有“至局放仪”的BNC口接至局放仪的信号输入端；将耦合电容的高压端子用带均压管的电缆接至被测试品的高压端子。
2) 对于未配装输入单元的耦合电容，应将耦合电容的低压端用短线与输入单元的初级首端连接，输入单元的初级末端与接地端连接后接地。输入单元上“至局放仪”的端子用50欧姆同轴电缆接至局放仪信号输入端；将耦合电容的高压端子用带均压管的电缆接至被测试品的高压端子。
3) 以上两种接线方式在校准时，校准脉冲发生器的接线是相同的，应将校准脉冲发生器输出的红线夹子，夹至试品的高压端子上，同时将黑线夹子接地。（参见附录图2校准接线图）
（注意：在加高压前，请将“校准脉冲发生器”取下,否则可能造成重大事故！！）
先打开仪器后面板上的电源开关，仪器自动进入软件主界面，点击主界面 进行试验档案的建立以及试验信息的输入。
6.3系统设置
点击主界面 按钮,进入“系统设置”界面，进行您需要的设置。
? [触发方式]：软件自动、外部触发、软件同步（默认）
? [同步频率]：50 Hz ~400Hz，默认50Hz
? [带宽]：80kHz-200kHz、40kHz-300kHz
? 其他设置按照自己习惯进行设置如[记录]、[显示]、[增益调节]、[平椭圆旋转（°）]等
6.4增益选择
? 自动增益：软件根据设定，自动调节增益状态。
? 手动调节增益：软件提供了对当前增益状态指示，提示用户手动调节至合适的增益，保证测量的准确性。
增益放大倍数过高：提示向低放大倍数方向调节。
试验回路校准
仪器在每次接线完毕开始试验前，都必须先进行校准以获得准确的检测结果。
校准的过程如下：
1) 将校准脉冲发生器按规定方法接入试验回路，确认回路没有电压，校准脉冲发生器的电池充足(工作红灯亮)，然后，施加适当的放电脉冲。
2) 打开 “系统设置”，选中“增益调节”中的“自动调节”。
3) 根据施加在被测试产品两端的已知电荷量，在通道设置区域的“量值（pC）”内输入需要校准的放电值(应与校准脉冲发生器选择的数值相等)。
4) 按通道设置区域的“校准”按钮，校正过程开始，并弹出确认框。
5) 持续几秒后，观察“电量值”与校准脉冲发生器所选数值是否相等，待其显示数据稳定后按确认框中的“保存”按钮，保存所选择通道的校准结果。
6) 重复上述过程校准其他通道。
7) 校正完毕后应拆除校准脉冲发生器，准备正式检测。
可以根据现场的实际情况，在校准的过程中，有选择的进行如下操作，以便使校准更加准确：
1) 如果出现固定频率的干扰信号，可以选择合适的频带将其滤除。改变滤波频带后，必须重新进行校准。
2) 如果出现较大的静态干扰，可采用静态抗干扰方法，并重新进行校准。
6.6检测
基本检测步骤如下：
1) 校正完毕后，即可进入检测阶段。
2) 按下“运行”（主界面）按钮，进入测量状态，运行按钮此时显示为“停止”。这时在波形显示区应该可以观察到仪器的背景。如未拆除校准脉冲发生器，则在最后校准通道的波形显示区将出现均匀规则的波形，此时，拆除校准脉冲发生器后，即可进行正常测试。
3) 当待测试产品具备施加试验电压的条件后，开始加压。（注意在加压前一定要取下校准脉冲发生器！）
4) 加压后，若有局部放电发生，波形显示区出现局部放电波形，同时在波形显示区上方显示本通道的局部放电量峰值。若没有局部放电发生，波形显示区出现的是该试验回路的背景波形，在波形显示区上方显示本通道的背景读数。
5) 在运行过程中，可根据需要，随时选用如下功能：
开窗技术、手动保存数据、自动保存数据、各种抗干扰、波形分析、频谱分析 (各功能的操作方法见“高级功能”章节)。
6) 如果要结束测量，只需按下主画面“停止”按钮即停止试验，或直接按“退出”按钮，退出检测程序。
该系统采用脉冲电流法检测高压试品的局部放电量，由控制台控制调压器和变压器在试品的高压端产生测试局放所需的预加电压和测试电压，通过无局放耦合电容器和输入单元将局部放电信号取出并送至局部放电检测仪显示并判断和测量。系统中的高压滤波器可以防止在测试过程中试品击穿而损坏其他设备，阻塞放电电流进入试验变压器，并且可以抑制从高压电源进入的谐波干扰，隔离滤波器是将电源的干扰和整个测试系统分开，降低整个测试系统的背景干扰。
几种典型的局部放电测量回路连接方法
a电压互感器:电压互感器的试验方法可归结为两大类，即在被试品高压侧加压或低压侧加压(即二次绕组自励磁产生)，一般推荐采用高压侧加压，但在现场若受到客观条件的限制，无适当的电源设备，则采用低压侧加压。
注：电压互感器高压线圈首末两端绝缘水平相等的，应向两个高压端子轮流施加电压，共进行两次试验。当一个高压端子加压时，另一个高压端子应接到低压端子上。
低压侧加压:
1） 输入单元和互感器串接，以杂散电容Cs取代耦合电容器Ck，其试验接线如图6-4-A所示。外壳可并接在X处，也可直接接地。
2） 当干扰影响测量时，可采用邻近相的互感器或性能相近的互感器连接成平衡回路的接线，如图6-4-B所示，被试互感器励磁，非被试互感器不励磁，以降低干扰。此时采用脉冲鉴别系统测试效果更佳。
3） 输入单元和耦合电容器Ck串接，其试验接线如图6-4-C所示。外壳可直接接地。
为防止励磁电流过大，电压互感器试验的预加电压，可采用150Hz或其它合适的频率作为试验电源。
b 电流互感器:
电流互感器局部放电试验，试验电压由外施电源产生，一般有三种检测方法：
1）输入单元和互感器串接，以杂散电容Cs取代耦合电容器Ck，其试验接线如图6-5-A所示。试验变压器一般按需要选用单级变压器串接(例如单级电压为60kV的3台变压器串接)，其内部放电量应小于规定的允许水平。互感器若有铁芯C端子引出，则并接在B处。电容式互感器的末屏端子也并接在B处。外壳最好接B，也可直接接地。
2）当干扰影响测量时，可采用邻近相的互感器或性能相近的互感器连接成平衡回路的接线，如图6-5-B所示，被试互感器施加高压，非被试互感器不施加高压，以降低干扰。此时采用脉冲鉴别系统测试效果更佳。
3）输入单元和耦合电容器Ck串接，其试验接线如图6-5-C所示。外壳可直接接地。
? 通道电信号的连接方式：
1) 首先将仪器的接地端子用电缆线可靠接地；
2) 将交流220V电源线插接在仪器标有(AC220V)的电源插口上；
3) 将输入单元（检测阻抗）的初级末端和接地端子短接并接地（非平衡输入）；
4) 用50欧姆同轴电缆将仪器通道BNC口与输入单元的“至局放仪”端子连接。
5) 两通道连接方式相同。
? 用试品的高压套管末屏作为耦合电容，进行局放测试：（参见附录图3局放试验接线图）
1) 将输入单元的初级首端与被测试品的高压套管末屏连接（接线尽量短）；
2) 这种连接方式下，需要校准仪器时，将校准脉冲发生器输出的红线夹子，夹至高压套管的顶端，同时将其黑线接地。（参见附录图1校准接线图）
? 用专用高压耦合电容进行局放测试：（参见附录图4局放试验接线图）
1) 对于已配装输入单元的耦合电容，用50欧姆同轴电缆将耦合电容下端标有“至局放仪”的BNC口接至局放仪的信号输入端；将耦合电容的高压端子用带均压管的电缆接至被测试品的高压端子。
2) 对于未配装输入单元的耦合电容，应将耦合电容的低压端用短线与输入单元的初级首端连接，输入单元的初级末端与接地端连接后接地。输入单元上“至局放仪”的端子用50欧姆同轴电缆接至局放仪信号输入端；将耦合电容的高压端子用带均压管的电缆接至被测试品的高压端子。
3) 以上两种接线方式在校准时，校准脉冲发生器的接线是相同的，应将校准脉冲发生器输出的红线夹子，夹至试品的高压端子上，同时将黑线夹子接地。（参见附录图2校准接线图）
（注意：在加高压前，请将“校准脉冲发生器”取下,否则可能造成重大事故！！）
先打开仪器后面板上的电源开关，仪器自动进入软件主界面，点击主界面 进行试验档案的建立以及试验信息的输入。
6.3系统设置
点击主界面 按钮,进入“系统设置”界面，进行您需要的设置。
? [触发方式]：软件自动、外部触发、软件同步（默认）
? [同步频率]：50 Hz ~400Hz，默认50Hz
? [带宽]：80kHz-200kHz、40kHz-300kHz
? 其他设置按照自己习惯进行设置如[记录]、[显示]、[增益调节]、[平椭圆旋转（°）]等
6.4增益选择
? 自动增益：软件根据设定，自动调节增益状态。
? 手动调节增益：软件提供了对当前增益状态指示，提示用户手动调节至合适的增益，保证测量的准确性。
增益放大倍数过高：提示向低放大倍数方向调节。
试验回路校准
仪器在每次接线完毕开始试验前，都必须先进行校准以获得准确的检测结果。
校准的过程如下：
1) 将校准脉冲发生器按规定方法接入试验回路，确认回路没有电压，校准脉冲发生器的电池充足(工作红灯亮)，然后，施加适当的放电脉冲。
2) 打开 “系统设置”，选中“增益调节”中的“自动调节”。
3) 根据施加在被测试产品两端的已知电荷量，在通道设置区域的“量值（pC）”内输入需要校准的放电值(应与校准脉冲发生器选择的数值相等)。
4) 按通道设置区域的“校准”按钮，校正过程开始，并弹出确认框。
5) 持续几秒后，观察“电量值”与校准脉冲发生器所选数值是否相等，待其显示数据稳定后按确认框中的“保存”按钮，保存所选择通道的校准结果。
6) 重复上述过程校准其他通道。
7) 校正完毕后应拆除校准脉冲发生器，准备正式检测。
可以根据现场的实际情况，在校准的过程中，有选择的进行如下操作，以便使校准更加准确：
1) 如果出现固定频率的干扰信号，可以选择合适的频带将其滤除。改变滤波频带后，必须重新进行校准。
2) 如果出现较大的静态干扰，可采用静态抗干扰方法，并重新进行校准。
6.6检测
基本检测步骤如下：
1) 校正完毕后，即可进入检测阶段。
2) 按下“运行”（主界面）按钮，进入测量状态，运行按钮此时显示为“停止”。这时在波形显示区应该可以观察到仪器的背景。如未拆除校准脉冲发生器，则在最后校准通道的波形显示区将出现均匀规则的波形，此时，拆除校准脉冲发生器后，即可进行正常测试。
3) 当待测试产品具备施加试验电压的条件后，开始加压。（注意在加压前一定要取下校准脉冲发生器！）
4) 加压后，若有局部放电发生，波形显示区出现局部放电波形，同时在波形显示区上方显示本通道的局部放电量峰值。若没有局部放电发生，波形显示区出现的是该试验回路的背景波形，在波形显示区上方显示本通道的背景读数。
5) 在运行过程中，可根据需要，随时选用如下功能：
开窗技术、手动保存数据、自动保存数据、各种抗干扰、波形分析、频谱分析 (各功能的操作方法见“高级功能”章节)。
6) 如果要结束测量，只需按下主画面“停止”按钮即停止试验，或直接按“退出”按钮，退出检测程序。
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