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局部放电测试系统

发布时间:2019-09-01 07:13 来源:未知 编辑:admin

  现场电压高达几万伏,试验人员应严格遵守所有安全预防措施。试验区域应有明显、清晰的警示牌,现场任何人都应该知道高压区域。直接从事的测量人员应了解测量回路中所有带电元件、高压元件,不直接从事测量的人员应被隔离在试验区域之外。在试验过程中及上电后,任何人不得进入高压区。

  4、试验现场要整洁、干净,不应存放其他无关的物品。在高压区间的地面上不应有杂乱的金属小块(如裸铜线段、螺丝、螺帽和其它小金属块等),被试品、升压变压器、耦合电容等应与周围保持适当距离。

  5、被试品、升压变压器、耦合电容等表面应保持干燥清洁,因为表面的湿气和污垢会引起表面的局部放电,导致测量异常。

  6、高压导线应尽可能短而粗,以防止电晕,可采用蛇皮管等。试验回路所围的面积尽可能小,以降低干扰的引入。电压等级高的高压端应加防电晕帽。试验区各种金属物体应牢固接地,不能悬浮,检查并改善试验区内一切可能放电的部位(如不能有尖、锐角),特别注意各种地线是否良好接地。

  7、在试验开始加压前,试验人员必须详细而全面地检查一遍线路,以免线路接错。特别应关注接地线、高压线和强电回路的连线是否牢固连接。

  是按照DL/T846.4-2004《高电压测试设备通用技术条件》、GB/T 7354-2003《局部放电测量》开发的,应用于电力系统设备运行维护的局部放电测试,仪器结构紧凑、携带方便,抗干扰能力强。适用于各种电压等级和容量的变压器、发电机、互感器、套管、GIS、电容器、CVT、电力电缆、开关等高压电气设备的局部放电检测。

  系统主要由主机、输入阻抗单元、校准脉冲发生器、耦合电容分压器(外零标输入)、PC机(分体机)以及连接电缆等组成。

  由上图可知被测信号有两个:一个是来自输入耦合单元的放电脉冲信号,另一个是来自试验电源经分压后的试验电压信号

  每个通道的输入信号独立的经过前级低通滤除部分低频信号,再经过衰减或放大处理,然后经过细调增益控制,经过更精密一级的高低通滤波,进一步筛选出放电信号,经过高速宽频带12位AD转换器进行模数转换,得到的数据经过FPGA存储在缓存SDRAM中,再由FPGA通过USB(或以太网)上传给PC机或工控主机系统进行显示。

  试验电压信号经过电压互感器隔离变换成小信号,小信号分两路:一路经过调理得到试验电压的外零标信号,另一路经过有效值转换和A/D转换得到试验电压数据。该数据由FPGA送给PC机或工控主机系统进行显示。

  本系统的放电脉冲检测阻抗,又称耦合装置或输入单元,包括耦合电容和输入单元,是测试系统和测试回路的主要组成部分,输入单元针对特定的试验回路或试品,为达到zui佳的灵敏度而专门设计的。本系统配备了十三种独立的输入单元,其中第十三种为专用单元。面板示意如下图:

  系统配备的输入单元是RLC型检测阻抗,是一种调谐型阻抗。检测阻抗的检测回路及等效电路,如图所示:

  图b是图a的等值电路,它是一电感、电容并联电路,当电路谐振时,在Ct和Lm两端产生较高的谐振电压。当测量回路一经确定,测量回路的谐振电容便可求得。而且,测量系统的测量中心频率f0也是已知的。因此只要恰当选择测量阻抗电感值Lm。使时,便可达到足够高的测量灵敏度。

  只要选取检测阻抗的调谐电容Ct的中心值等于测量回路的谐振电量Ct,可使测量回路的灵敏度足够高。一般使Ct值落入Ct的范围就可以了。

  根据试品的容量Cx,耦合电容的大小Ck,选取适合序号的输入单元。表中调谐电容量系指与输入单元初级绕组并联的电容(粗略估算以按试品容量与耦合电容的容量串联计算)。例如:试品容量为500pF,耦合电容量为1000pF,则所需检测阻抗为500×1000/(500+1000)=333.33,查表可取3号单元。

  本测试系统采用的是脉冲电流法进行局部放电测量,该方法的基本测试回路通常有三种:并联测试回路、串联测试回路和平衡回路(桥式回路)。

  Z:代表接在电源和测量回路间的低通滤波器,Z可以让工频电压作用到试品上,但阻止被测的高频脉冲或电源中的高频分量通过。

  图a为并联回路,多用于试品电容Cx较大,试验电压下,试品工频电容电流超出检测阻抗Zm允许值,或试品有可能被击穿,或试品无法与地分开的情况。该测量回路应用较多。

  图b为串联回路,多用于试品电容Cx较小,试验电压下,试品工频电容电流符合检测阻抗Zm允许值时,耦合电容Ck兼有滤波(抑制外部干扰)和提高测量灵敏度的作用,其效果随Cx/Ck的增大而提高。Ck也可以用高压引线的杂散电容Cs来代替。这样,可使线路更为简单,从而减少过多的高压引线和联结头,避免电晕干扰,该方法多用于220kV及以上的产品试验。试品的低压端必须与地绝缘。

  图c为平衡测试回路,利用电桥平衡原理将外来干扰信号平衡掉,因而这种回路的抗干扰能力较强。但是,由于平衡测试回路,利用电桥的平衡条件和频率有关,因此有当Cx和Ck的电容量比较接近时,才有可能同时完全平衡掉各种外来干扰。平衡测试回路的灵敏度一般低于直接测试回路。

  零标输入单元作为局部放电检测系统的相位基准,对识别局部放电和干扰有重要作用,本仪器系统内置内零标单元和外零标输入单元。外零标输入时,系统的相位可以和外零标输入严格同步,且无频率间隔要求,故可以和无局放串联谐振电源相配合,外零标的输入范围为:交流10∽380V,30Hz∽300Hz。

  在实际试验中,可以将试验电源电压经分压器降至10∽380V再接入零标单元。如果在屏幕上输入分压器的变比,可以直接测量出试验电源电压。例如,电容分压器变比是500:1,则选择变比为500。

  一般,当没有外零标输入信号时,仪器自动选择内零标作为本系统的相位基准。如果试验电源和仪器电源相位不同,必须对其相位进行校正后才可测量。

  如图是耦合电容分压器,既可以当耦合电容使用,又可以当电容分压器使用;试验时,分别接到输入单元和主机的分压器输入(即外零标输入),就可以同时测量试品的局部放电和试验电压。

  测量通道:2/4/6通道测量,独立的信号调理、AD采样、处理、显示,且实现同步采样。

  测量功能:可检测局部放电幅值、极性、相位、放电起始电压、熄灭电压、次数等相关参数。

  显示方式:可选择椭圆、直线、正弦及二维、三维等界面显示局部放电信号,可直观的分析测试过程中信号的频率、相位、幅度以及试验电压之间的相互关系。

  开窗功能:可在任意指定相位开窗(消隐),用于特别显示(或屏蔽)指定相位的信号(干扰)。

  同步消隐:在配合阻抗单元和耦合电容的情况下,可对来自地网、试验电源和试验现场空间的干扰进行同步滤除。

  极性鉴别:可通过放电信号的脉冲极性区分,是试品内部,还是外部的放电,有效去除外部干扰。

  保存打印:可保存单次放电的数据,也可记录一段时间的局部放电图形及相关参数,保存的数据可回放和重现方便后期分析。对单次放电的数据提供打印功能。

  *步:将局部放电测试仪主机与PC电脑连机,开启局部放电测试仪主机电源。出现如下新硬件提示界面

  第四步:选择“在搜索中包括这个位置,单击“浏览选择“数字式局部检测系统安装目录下的“USB驱动(如:C:\Program Files\数字式局部检测系统\USB驱动),单击下一步进入如下界面

  脉冲阈值:该值是个百分比值,表示阈值占满刻度值的百分比。该值用于脉冲计数中的判断依据,大于该值计一次放电,二维显示中涉及该内容。

  试验电源频率:提供自动和手动选项,当此处选择为自动,则工具栏中频率控件只显示不可设置;当此处选择为手动,工具栏中频率控键中的值可设置。

  同步消隐:可选择消隐通道和阈值,当同步消隐开启时,实现用选中通道的信号与被消隐通道的信号相减或相加(正向为相减,反向为相加)。

  系统校正:提供通道系统校正功能,恢复默认值按扭将选中通道的当前基准值设置为默认值

  局部放电测量回路的接线方法,应依照GB/T 7354-2003《局部放电测量》及DL 417-91《电力设备局部放电现场测量导则》。变压器和互感器局部放电测量的加压方式,分为直接加压和感应加压两种方式,试验电压一般高于试品的额定电压,电源频率一般采用100Hz~250Hz,不超过300Hz。试品及加压方式不同,测试的接线方式也不同,以下是几种常见试品的接线.单相变压器测试回路

  2为单相变压器局部放电直接加压测试回路,这种测试回路多用在变压器绕组首、末端绝缘水平相同的小型变压器,它只能检查主绝缘,不能检查纵绝缘。

  4为单相变压器局部放电感应加压测试回路,这种测试回路不仅能检查变压器主绝缘,也能检查变压器的纵绝缘。

  3单相变压器测试回路c图4单相变压器测试回路d2.三相干式变压器测试回路

  5为三相变压器绕组直接接地或通过一个小阻抗接地时,局部放电试验的测试回路。图6为三相变压器绕组不接地或通过一个相当大的阻抗接地时,局部放电试验的测试回路。

  5三相干式变压器测试回路(绕组直接接地)图6三相干式变压器测试回路(绕组不直接接地)3.三相油浸式变压器测试回路

  对于三相油浸式变压器,尤其是大型变压器,多采用感应加压方式进行局部放电试验,并采用单相励磁的方法对A

  B、C三相逐相进行测试,共需试验三次。图7所示,线路简单,对主、纵绝缘都能进行检查。这种测试回路对三铁心柱变压器有一个应注意的问题,作A、C相测试的相间电压和B相测试时的相间电压的差别。图8所示为中性点支撑线路,主绝缘可以达到试验电压,而纵绝缘的电压减少三分之一。但它可以使用工频电源试验,在现场没有中频电源的条件下,是经常使用的一种试验回路。

  9电压互感器外施直接加压(串联)测试回路图10电压互感器外施直接加压(并联)测试回路

  11电压互感器感应加压(串联)测试回路图12电压互感器感应加压(并联)测试回路5.电流互感器测试回路

  13低压电流互感器外施直接加压(串联)测试回路图14低压电流互感器外施直接加压(串联)校准回路(二)加压方式

  局部放电测量应在全部绝缘试验完成后进行,根据变压器是三相还是单相决定其绕组由三相加压还是单相加压,电压波形尽可能接近正弦波,试验电压频率应在100~300Hz

  Ur为变压器被测绕组的额定电压),加压时间为30s。然后不切断电源,将相间电压降至1.3Ur,保持3min,在此期间进行局部放电测量。(三)抗干扰测试方式

  测试过程中的干扰将会降低测试的灵敏度,测试时应将干扰抑制到zui低水平。干扰类型通常有:电源干扰、接地干扰、空间干扰、测试系统内部干扰以及各类接触干扰。

  这种干扰的特点是随试验电压的升高而增大,主要是由电源系统和试品周围部分金属部件和绝缘部件产生。如发电机、试验变压器、高压引线、试品端部、高压线路接触不良、试品周围金属件接地不良、以及较长的电力传输线等。这种干扰的波形特点也不尽相同,但有一定的相位关系,多数在电压的正半周和负半周的波形不对称。

  抑制干扰的方法:尽量增加高压导线的直径;对试品端部增加防晕罩;试品周围各金属物接地良好;试品周围的绝缘物体严禁与金属接地线接触;高压线下部的地面上不得有螺钉、螺母、线头等金属物;利用局部放电仪的“极性鉴别功能消除。

  由地电流产生的干扰分为两种:一种为稳定的地干扰,一般频率较低,利用通带滤波器和改善接地点的方法可有效抑制干扰;另一种为随机性地干扰,一般以随机脉冲形式出现,与试验电压无关,试验回路多点接地或接地不良时回产生这种干扰,采用单点接地可有效抑制这种干扰。

  邻近高压带电设备或高压输电线路,无线电发射器及其它诸如可控硅、电刷等试验回路以外的高频信号,均会以电磁感应、电磁辐射的形式经杂散电容或杂散电感耦合到试验回路,它的波形往往与试品内部放电类似,对现场测量影响较大。其特点是与试验电压无关。消除这种干扰可以采用平衡回路法,同时选择合适的滤波通带,或者将试品置于屏蔽良好的试验室。

  试验变压器和耦合分压电容内部的局部放电对局部放电的测量影响很大。这种放电容易和试品内部放电相混淆。因此,测试系统中采用的试验变压器和耦合分压电容器均要是无局放(局部放电量通常小于5pC

  校准脉冲发生器使用说明适用各种类型局部放电检测仪的定量校准。信号注入频率、电荷量、电容可选,信号前沿<

  ,完全符合IEC60270的规定。由电池供电(电池可充电),体积小,重量轻,携带方便。

  键开启或关闭信号,当显示“开时表示正在发出校准信号,显示“关时表示未发出校准信号。

  使用过程中电池电量显示在右上角如图,电量不足时产生的脉冲信号放电电荷不能保证精度。

  局部放电定量测量之前,必须对测试仪器进行放电量的校准,常用的放电量校准分为直接校准、间接校准和特殊校准。

  Cx的两端的校准方法称为直接校准法。耦合装置(输入阻抗单元)与耦合电容Ck串联的校准接线方法,即校准脉冲发生器接于变压器高压端与油箱(地)之间;耦合装置(输入单元)与试品Cx串联的校准接线方法,校准时将校准脉冲发生器接于变压器高压端与耦合装置(输入单元)之间;在试验回路加电之前必须将校准脉冲发生器移开。

  间接对系统进行校准,其方法是向高压试验回路的耦合装置(输入单元)的输入端,而不是在试品

  的两端注入脉冲。此方法不能用作单独的校准,但可以和完整的试验回路测量系统的校准一起使用,作为传递的基础。使用这种校准方法,施加试验电压时无须移开校准脉冲发生器;测量结果是高压端头的放电量在耦合装置

  Zm端的体现q0=U0C0,不是真正的高压端头的视在放电量值q,必须将其折算到变压器高压端头的视在放电量:q=q0(1+Cx/Ck)

  *种,为串联电流脉冲法,将校准脉冲发生器串联在铁心夹件接地套管与油箱(地)之间进行校准,校准完毕移开校准脉冲发生器,并恢复原来接线。

  第二种,为简化的串联电流脉冲法(也称为短路脉冲法)校准,其校准方法是将耦合装置(输入单元)脱离试品,将校准脉冲发生器信号直接注入耦合装置(输入单元)的输入端,校准完毕,将耦合装置(输入单元)接入试品。本校准方法适用于电流型耦合装置(输入单元)。对于试品电容较小(小于2000pF

  第三种,并联电压脉冲法,类似间接校准,将校准脉冲发生器并联在铁心夹件接地套管与油箱之间,即跨接在电流型耦合装置(输入单元)的两端进行校准。

  ,绝缘结构中仅有一个与电场方向垂直的气隙,放电脉冲叠加于正与负峰之间的位置,对称的两边脉冲幅值和频率基本相等。但有时上下幅值的不对称度为3:1仍属正常。放电量与试验电压的关系是起始放电后,放电量增至某一水平时,随试验电压上升,放电量保持不变,熄灭电压基本等于或略低于起始电压。图(b)

  3:1仍属正常。放电刚开始时,放电脉冲尚能分辨,随着电压上升,某些放电脉冲向试验电压的零位方向移动,同时会出现幅值较大的脉冲,脉冲分辨率逐渐下降,直至不能分辨。起始放电后,放电量随电压上升而稳定增长,熄灭电压基本等于或低于起始电压。图(c)

  3:1,有时达10:1。总的放电响应能分辨出。放电一旦开始,放电量基本不变,与电压上升无关。熄灭电压等于或略低于起始电压。图(d)

  3:1,有时达10:1。随电压上升,部分脉冲向零位方向移动。放电起始后,脉冲分辨率尚可;继续升压,分辨率下降直至不能分辨。放电起始后放电量随电压的上升逐渐增大,熄灭电压等于或略低于起始电压。如电压持续时间在10分钟以后,放电响应会有些变化。图(e)

  干扰源为针尖对平板或大地的液体介质。较低电压下产生电晕放电,放电脉冲总叠加于电压的峰值位置。如位于负峰值处,放电源处于高电位;如位于正峰值处,放电源处于低电位。这可帮助判断电压的零为,一对脉冲对称出现在电压正或负峰处、每一蔟的放电脉冲时间间隔均各自相等。但两簇的幅值及时间间隔不等,幅值较小的一簇幅值相等、较密。一簇较大的脉冲起始电压较低,放电量随电压上升增加;一簇较小的脉冲起始电压较高,放电量与电压无关,保持不变;电压上升,脉冲频率密度增加,但尚能分辨;电压再升高,逐渐变得不可分辨。

  针尖对平板或大地的气体介质。较低电压下产生电晕放电,放电脉冲总叠加于电压的峰值位置。如位于负峰值处,放电源处于高电位;如位于正峰值处,放电源处于低电位。这可帮助判断电压的零位。起始放电后电压上升,放电量保持不变,而脉冲密度向两边扩散、放电频率增加,但尚能分辨;电压再升高,放电脉冲频率增至逐渐不可分辨。

  悬浮电位放电。即在电场中两悬浮金属物体间,或金属物与大地间产生的放电。该波形有两种情况:①正负两边脉冲等幅、等间隔及频率相同;②两边脉冲成对出现,对与对间隔相同,有时会在基线往复移动。起始放电后有三种类型:①放电量保持不变,与电压无关,熄灭电压与起始电压完全相等;②电压继续上升,在某一电压下,放电突然消失,电压继续上升后再下降,会在前一消失电压下再次出现放电;③随电压上升,放电量逐渐减小,放电脉冲随之增加。

  在局部放电试验时,除绝缘内部可能产生局部放电外,引线的连接、电接触以及日光灯、高压电极的电晕等,也可能会影响局部放电的波形。为此,要区别绝缘内部的局部放电与其他干扰的波形,几种典型的波形如图2

  b)介质中的空穴放电;(c)靠近高压电极的空穴放电;(d)点接触噪音。附录

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