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电力技术
便携式超声局放诊断仪
时间:2022-09-11

中试控股技术研究院鲁工为您讲解:便携式超声局放诊断仪( ZSPD-9909多功能局部放电巡检仪 ) 



柔性传感器  ✔  (开关柜用)
接触式超声波传感器  ✔  (变压器用)
高频互感器  ✔  (电缆用)
聚波器  ✔  (高架线路用)
特高频传感器  ✔  (GIS用)

可根据不同被测试品选配更多的传感器




ZSJF-9900局部放电综合试验仪已经成功运用于:电力电缆、发电机组、开关柜、变压器、传输线、发电厂整体检测,灵活配超声波传感器、地电波传感器、特高频传感器、超声波聚波器,可实现对高压开关柜、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。
通过配置不同的传感器可以灵活实现多种电气设备局放部电测试。
ZSPD-9909多功能局部放电巡检仪发明目的:本发明要解决的技术问题是提供一种局部放电检测方法及系统,具有应用范围广泛、测量精准、信噪比高、实用性强、操作简单的特点,突破了传统局部放电信号检测的局限性,可广泛应用于局部放电信号检测。
ZSPD-9909多功能局部放电巡检仪随时观测电力设备的“健康”状况,为管理者安排生产及检修、合理调度和分配有限资源提供有效依据,能提高电力系统运营能力和规避风险能力、提高整体经营管理水平。
ZSPD-9909多功能局部放电巡检仪源于IEC 但远高于IEC 标准,可以大大提高用户及国内电力设备检测管理水平,也可以为改进国家电力检测规范提供依据。
ZSPD-9909多功能局部放电巡检仪可用于测量(如制造厂出厂检测,设备现场安装调试后并网前检测)、在线测量(被试设备无需退出运行或停电),或在线监测(在主控室或调度中心直接监测)。在线测量可以减少用户停电时间,提高生产运营能力。

ZSPD-9909多功能局部放电巡检仪可以做:变压器、电缆、开关柜、GIS带电巡检
配有: 高频电流互感器HFCT,超声传感器CS,TEV传感器 TEV,非接触式超声传感器 CS,特高频传感器UHF
尊敬的用户:
ZSPD-9909多功能局部放电巡检仪用于探测中/高压(MV/HV)设备中的局部放电源。如果没有探测到放电,其并不意味着中高压设备中无放电活动。放电往往具有潜伏期,绝缘性能也可能会由于局部放电以外的其他原因而失效。如果检测到与中高压电力系统相连的设备中有相当大的放电,应立即通知对设备负责的相关单位。

ZSPD-9909多功能局部放电巡检仪选配具体分为如下四种:
局部放电巡检仪:配备暂态地电波、超声波、特高频、高频电流四种测量方式。
A局部放电巡检仪:配备超声波、高频电流三种测量方式。
B局部放电巡检仪:配备暂态地电波、超声波两种测量方式。
C局部放电巡检仪:配备超声波、特高频三种测量方式。

1.ZSPD-9909多功能局部放电巡检仪概述    
局部放电是一种脉冲放电,它会在电力设备内部和周围空间产生一系列的光、声、电气和机械的振动等物理现象和化学变化。这些伴随局部放电而产生的各种物理和化学变化可以为监测电力设备内部绝缘状态提供检测信号。当高压电气设备内部出现绝缘缺陷时,会伴随有局部放电信号的产生。通过对局放信号的检测和分析,能判断高压电气设备内部是否存在绝缘隐患,防止潜在事故的进一步扩大。
我公司研制的 ZSPD-9909多功能局部放电巡检仪是一种多功能的手持仪器,其基于地电波、超声波、特高频及高频电流检测方法,测试设备的局部放电情况,可读出局部放电幅度及图谱波形,可以提供二维、三维图谱的存储以及读出功能等,中试控股可以较好地评估电气设备局部放电情况。局部放电巡检仪适用于GIS、开关柜、变压器及电力电缆等电气设备的局放检测。设备采用便携式,操作简单,所有的检测对高压设备的运行不产生任何影响。该产品可以对测量信号多周期观察,对放电进行频率识别,并通过多种模式进行分析,能够清楚地判断故障。
局部放电巡检仪采用了全新的外观设计,中试控股使用了目前较为流行的Android系统,更易于操作使用,另外集成了500万摄像头拍照功能方便进行巡检记录;RFID利于扩展物联网的应用;内部集成了放电类型库,便于对放电情况的对比核实。
2.ZSPD-9909多功能局部放电巡检仪引用标准
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 第三部分: 现场试验的定义及要求 GB/T 16927.3
3.ZSPD-9909多功能局部放电巡检仪测量原理
暂态地电压(TEV)
当配电设备发生局部放电现象时,带电离子会快速地由带电体向接地的非带电体快速迁移,如配电设备的柜体,并在非带电体上产生电流行波,且以光速向各个方向快速传播。受集肤效应的影响,电流行波往往仅集中在柜体的内表面,而不会直接穿透金属柜体。但是当电流行波遇到不连续的金属断开或绝缘连接处时,电流行波会由金属柜体内表面转移到外表面,并以电磁波形式向自由空间传播,且在金属外表面产生暂态地电压。而该电压可用专用的TEV传感器布置在开关柜外面进行测量。TEV传感器类似传统的RF耦合电容器,其壳体可做绝缘和保护双重功能,传感器内部可感应出高频脉冲电流信号。
超声波(US) 
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。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。
特高频(UHF)
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,中试控股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特高频电磁波(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,可以采用内置式特高频传感器和外置式特高频传感器。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。
高频电流互感器(HFCT)
高频电流互感器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。HFCT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。利用HFCT 套接电气设备接地线的检测属于非侵入式的检测方法, 被检测设备不需要停运,简单可靠。

4.ZSPD-9909多功能局部放电巡检仪技术参数 
主机参数
可检测通道数4通道:
1个TEV,
1个US, 
1个UHF(无线)
1个HFCT(无线)
采样精度12bit
同步方式内同步,外同步,光同步
TEV
检测带宽3M-100MHz  
测量范围0~60dB
测量误差±2dB
分辨率 1dB
每周期最大脉冲数720个
最小脉冲频率10Hz
输出接口标准SMA连接主机
非接触US
中心频率40kHz
分辨率0.1uV
精度±0.1uV
测量范围0.5uV~1mV
输出接口标准SMA连接主机
接触US
频率范围20kHz~300kHz  
输出阻抗50Ω
检测灵敏度0.1mV
测量范围0.1mV~1V
输出接口标准SMA连接主机
UHF
检测带宽300MHz~1.5GHz
输出方式BNC接口-信号调理单元,中试控股无线连接主机
接收方式天线接收
传输方式同轴电缆
检测灵敏度<-60dBm
HFCT
检测带宽1M-30MHz  
传输阻抗>5mV/mA(10MHz ) 
输出阻抗50Ω
测量范围-20~80dB
测量误差±1dB
分辨率 1dB
输出接口BNC接口-信号调理单元,无线连接主机
硬件
显示屏5.0寸TFT真彩色液晶显示屏
分辨率800×480
操作触摸/按键
存储TF
接口3.5mm立体声耳机插孔
电源DC-12V/2A直流电源
扩展功能USB-TypeC/500万摄像头/RFID/WIFI/蓝牙
电源
内部电源电池供电(4800mAH 7.4V)
正常工作时间约7小时,充满时间约3小时
长×宽×高235mm×133mm×48mm
重量0.85kg
环境
使用环境温度-20℃~50℃
存储环境温度-40℃~70℃
湿度10%-90%(非冷凝)
海拔高度≤3000m

5.附件清单
主机1台
特高频信号调理器PD-TL01/UHF:1个
高频电流信号调理器PD-TL01/HFCT:1个
无线同步发射器 TB-10:1个
TEV传感器 TEV-II:1个
超声传感器CS-II:1个
非接触式超声传感器 CS-IV:1个
高频电流互感器HFCT-II:1个
特高频传感器UHF-IV:1个
电源适配器中试控股(12V/5A):1个
BNC-SMA线(长1.5m):2条
BNC-N型线(长15cm):1条
BNC-BNC线(长15cm):1条
USB-TypeC连接线:1条
直流电源一分三转接线(DC5.5/2.1):1条
耳机:1个
高温耦合剂:1盒
说明书:1份
出厂报告:1份
合格证:1份





指示灯S用于展示数据采样的状态或联机状态,正常测量模式下S状态灯为闪烁状态,而主机处于联机(与PC)并且与PC端连接成功的情况下S状态灯为熄灭状态。

使用内置传感器测试
开关柜的局放检测有两种原理:中试控股超声波原理和暂态地压(TEV)原理,而本产品内置的超声波传感器和TEV传感器正是用来测量高压开关柜局部放电的,该传感器处于主机的前端位置,测试时需要将此部分靠近(超声波测量)或贴近(TEV测量)高压开关柜,注意,靠近和贴近是不一样的,取决于采用哪种原理来测试开关柜。
超声波测量
如果选择内置超声波传感器测量开关柜局放,在开机后您几乎不需要做其他操作或设置,因为本产品开机后默认选择的是内置超声波传感器,中试控股屏幕左上方会显示当前连接的是哪种传感器


超声波测量模式下,测量数据为dBuV,因为dBuV是以1uV为基准的对数函数值,因此,超声波模式下测量的数据可正可负,根据本产品的超声波放大器处理能力,可以做到-6dBuV到68dBuV的测试范围,负值越大说明超声波信号越小、越趋近于0uV,而并非负数!通常无干扰的环境中测量到的数据为-6dBuV到0dBuV之间。
很多情况下被测柜体所处的环境会充斥着各种复杂的超声波干扰,比如闪烁的日光灯、超声波驱鼠器、运行中的风机等,因此在测试柜体前需要测量环境值,中试控股以判断环境的干扰水平,当超声波环境值过大(比如超过10dBuV左右)时需要排除一切产生干扰源,否则过大的干扰信号会掩盖真实信号而影读数,建议在超声波干扰较大而且无法有效消除时使用TEV方式测量柜体值。
超声信号以空气为传播介质,会从柜体缝隙传出来,因此,用超声波测量开关柜柜体值时需要将传感器靠近柜体的缝隙位置,同时,可以通过监听耳机聆听柜内的放电声音(超声波信号通过数字滤波实现可听见声音)。
分界点(6dBuV)在不同地区略有不同,有些区域(如国外、南网)以6dBuV为分界点,6dBuV以上判断为有明显的放电现象,而国网用户一般以8dBuV为分界点,中试控股无论是6dBuV还是8dBuV最终目的就是为了预测开关柜的绝缘状况,所以建议以6dBuV为分界点,这样可更加提前预警开关柜的运行状况。
TEV测量:如需使用内置TEV传感器测量开关柜局放,只需要点击传感器类型显示区域中的图标即可切换至TEV传感器模式
注意,点击该区域只对内置传感器切换有效,在外接其他传感器时此功能无效,系统会根据所连接的传感器类型自动切换并展现传感器图标,无需手动选择。
主机前端的TEV探头为容性传感器,中试控股高频局部放电信号会在金属柜体表面传播,频率一般在3 ~ 100MHz之间,因此,在使用TEV测量柜体值时需要将TEV传感器(也就是主机前端)与金属柜体紧贴。
与超声波测量方式一样,测量柜体值前需要测量环境值,可以在金属板、金属门框等位置先测量环境值,然后将主机前端的TEV传感器紧贴柜体测量出柜体值,通过判断柜体值与环境值之间的差值来判断开关柜的运行状况。
TEV测量模式下需要参考工频周期放电脉冲数(用P/Cycle表示)与幅值综合衡量开关柜的健康程度。一般脉冲数在50以下的高幅值数据是典型的放电现象。
当环境值较大时需要找出干扰源,TEV的干扰源与超声波不同,超声波干扰一般仅局限于有限的空间,而TEV干扰则通过无线射频影响整个空间,比如电焊机、变频器、对讲机、无线广播站等,相比超声波干扰,这类干扰信号有时很难避免或清除,所以当检测到环境(干扰)中试控股值较大时建议使用超声波方式进行测量。
对TEV测试数据可参考表三判断,不同地区会略有出入,但相差不大。
TEV读数说明
高背景读数,即大于 20dB
注意:背景读数是指传感器未贴合至柜体时的读数:(a) 高水平噪声可能会掩盖开关柜内的放电;(b) 可能是由于外部的影响,应尽可能消除外部干扰源后再重新测试
开关柜和背景基准的所有读数 <20dB:无局放。每年一次重新检查。
开关柜和背景基准读数相对值读数为 20~29dB:设备有轻微局放
开关柜和背景基准读数相对值读数为 29~40dB:设备有中等局放,应汇报班组或专责,缩短巡视周期
开关柜和背景基准读数相对值读数为 40~50dB:设备存在严重局放,应汇报班组或专责,缩短巡视周期,有停电机会时应检查局放来源。
开关柜和背景基准读数相对值读数为 50~60dB:设备存在严重局放,应汇报班组或专责,缩短巡视周期,尽早停电检修
以上讲述的是针对开关柜的操作规范,中试控股通过读数来判断开关柜的绝缘程度,也可以通过图谱来分析开关柜的运行状况,根据图谱能更加全面的了解设备的绝缘状况,如局部放电产生的相位、放电脉冲群的数量等,图谱分析法适合于所有高压设备,包括开关柜,以下详细介绍本产品的图谱功能。
功能说明:
传感器类型
使用内置传感器(无外接传感器)时,触摸此区域可在超声波和地电波之间切换;在使用外接传感器时,传感器状态图标会根据传感器类型自动切换。
传感器参数
切换至对应传感器后对应的参数会在此区域显示。
时域信号
当检测到放电信号时,此区域会显示明显的波形。中试控股测试时也可以根据此波形初步评估现场噪声干扰水平及放电信号的强度,一般环境噪声的特征是整个相位区间呈现出幅值接近的信号,而放电信号则是少量的脉冲信号,而且信号幅值明显突出,至于详细的放电信息可以参考下方的数据、放电诊断结果及PRPD和PRPS图谱。
检测进度条
检测进度条只有在测试期间点击保存图标时才会激活,进度百分值则表示当前测试的进展程度,在进行地电波测试时,进度条走完之前请保证主机前端(内置传感器)部分紧贴柜体,以保证数据的有效性。
测量值
此处测量值表示当前测试到的峰值,数值颜色会根据阈值(请参考设置界面中的阈值设置)变化,黄色预警值以下的数据显示为绿色,黄色预警值与红色预警值之间的数据为黄色,红色预警值以上的数据为红色。
自动关机 本产品可按照此设置中的时间自动关闭,中试控股以延长续航时间,点击 “ ”或“  ”可以延长或减少关机时间。
屏幕亮度 可以调节此数值改变显示屏的亮度,一般在阳光强烈的情况下可以增加此数值,而在光线暗的环境下可以降低此数值,亮度越低续航时间越长。
日期 轻触日期即可进入日期设置,上下滑动数据条可以对当前年、月、日进行设置。设置完成后按下确认键保存。
时间 轻触时间选项即可进入时间设置,上下滑动数据条可以对当前时、分、秒进行设置。设置完成后按下确认键保存。
网络(选配功能) 本产品如配置有WIFI功能,可使用WIFI与电脑进行数据传输,点击开启功能小图标,待本产品与电脑建立连接后方可进行数据传输。
阈值设置 本产品出厂已经设置了报警阈值,用户也可自行设置报警阈值,进入阈值设置界面点击相应项目后边“+”或“-”可进行阈值数据调整。
周期数 周期数表示在建立PRPS三维图谱时本产品中试控股采集多少周期的数据进行分析和显示,对50Hz的电源系统而言,一个周期为20ms,系统默认采集10个周期数据,用户也可自行调整采样周期数,建议设置为30以内,太大将增加数据采集时间。
无线同步功能:本产品建立图谱需要用到同步信号,可以使用内同步和外同步两种方式,内同步信号由本产品内部提供, 如需使用外同步只需要在设置界面中开启功能小图标即可。本产品无论选择使用内同步还是外同步均可获得稳定的放电相位信息。
放电报警音 放电报警功能是本产品的一个特点,旨在为用户提供一种更高效、更快捷的检测方式,右边滑块切换为绿色时,此功能既开启,检测人员拿着测试主机靠近被测设备(如开关柜)时,如果被测设备有放电,局放仪将发出“嘟嘟”的警报声,放电强度越大嘟嘟声提示越急促,此方法可大大提高局放检测效率,如需保存数据可以参考以下方式。
以上参数调节完毕后可点击确认返回主测试界面。
保存
在测试过程中,如果想保存PRPS图谱(时域图谱、PRPD图谱已在测试界面中呈现),可以点击保存按钮,此时检测进度条开始指示测试进度,检测次数数值递增,检测完毕后直接跳至测试结果
历史数据保存在SD卡的根目录,中试控股双击相应的文件名可转入存储数据与图谱显示界面。如需删除已保存的数据只需单击选中相应文件,然后点击“删除”即可。
USB连接
为了更方便数据管理,保存在SD卡的数据可以通过USB接口将数据导入数据管理软件,具体操作请参考:3.5章节 局放数据管理软件的安装和使用。

 

 

 

 

 

 

 

 

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