一、安全提示
1、系统的操作、维护应由能胜任的相关专业人员进行。
2、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。
3、在试验以前,操作人员应掌握测试线路、测试方法、测试步骤和测试目的。
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方面地检查一遍线路,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。
8、试验异常时,应首先切断电源,再作进一步处理。
二、功能特点
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。
同步功能:内、外同步任意选择,且具有零标指示和相位分辨功能。
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。
局部放大:可对单个或某一段放电信号进行波形分析,确定信号的性质。
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。
频谱分析:基于fft算法实现的频谱分析与fir数字滤波功能。
增益可调:在量程切换跨度内,实现增益连续可调。
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。
三、局部放电测试系统
1、系统概述
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。
2、主机
(1)面板结构
一体机前面板结构图
一体机后面板结构图
分体机面板
(2)主机硬件框图
采用脉冲电流法。硬件框图如下:
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
主机硬件框图
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,经过更精密上等的高低通滤波,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。
3、输入阻抗单元
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*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。
系统备有12个独立检测阻抗,足以满足选择之要求。
输入单元序号
|
调谐电容范围
|
允许电流有效值
|
不平衡电路
|
平衡电路
|
1
|
6-25-100微微法
|
30ma
|
0.25 a
|
2
|
25-100-400微微法
|
60ma
|
0.5a
|
3
|
100-400-1500微微法
|
120ma
|
1a
|
4
|
400-1500-6000微微法
|
0.25a
|
2a
|
5
|
1500-6000-25000微微法
|
0.5a
|
4a
|
6
|
0.006-0.025-0.1微法
|
1a
|
8a
|
7
|
0.025-0.1-0.4微法
|
2a
|
15a
|
8
|
0.1-0.4-1.5微法
|
4a
|
30a
|
9
|
0.4-1.5-6.0微法
|
8a
|
60a
|
10
|
1.5-6.0-25微法
|
15a
|
120a
|
11
|
6.0-25-60微法
|
25a
|
200a
|
12
|
25-60-250微法
|
50a
|
300a
|
7r
|
电阻
|
2a
|
15a
|
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。
输入单元应尽量靠近试品,输入单元经测量电缆与放大器输入插座相连。
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)。
注:cx:代表试品电容。
zm:代表检测阻抗。
ck:代表耦合电容,它的作用是为cx与zm之间提供一个低阻抗通道。
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。