局部放电检测器
局部放电检测器
一、概述
局部放电检测器（Partial discharge detector）体积小、重量轻、使之成为名符其实的携带式仪器。该仪器是根据IEC(270)标准，利用脉冲电流法原理研制而成，并满足GB-7354-87、GB-1207-97、GB－1208－97中关于局部放电测试对测试仪器规定的技术要求。该仪器具有灵敏度高、放大器系统动态范围大、测试的试品范围广、操作简便等优点。并采用先进的抗干扰组件和独特的门显示电路，抗干扰能力强，并具有四种高频椭圆扫描，适用于高压产品的型式、出厂试验，新产品研制试验，电机、互感器、电缆、套管、电容器、变压器、避雷器、开关及其它高压电器局部放电的定量测试。可供制造厂、科研部门、电力部门现场使用。
二、名词、术语
1． 局部放电
局部放电是指在绝缘的局部位置放电，它并不构成整个绝缘的贯通性击穿。它包含三种放电形式：内部放电（在介质内部）、沿面放电（在介质表面）、电晕放电（在电极尖端）。
2． 电荷量
在试品两端瞬时注入一定电荷量，使试品端电压的变化和由局部放电本身引起的端电压的变化相同，此注入量即为局部放电的视在电荷量。
3． 视在放电量校准器
视在放电量校准器是一标准电量发生器，试验前它以输出某固定电量加之试品两端，模拟该试品在此电量下放电时局部放电测试仪的响应，此时调整刻度系数，确定局部放电检测仪的量程，以便在试验时测量该试品在额定电压下的视在放电量。因该放电量时以标准电量发生器比较后间接测出，而非直接测出，故此放电量称为“视在放电量”。
校正电量发生器是测量局部放电时必备的仪器，它的性能参数直接关系到测试结果的准确性。
视在放电量校准器由校准脉冲电压发生器和校准电容串联组成，其参数主要包括：脉冲波形上升时间、衰减时间、内阻、脉冲峰值、校准电容值等。
校准脉冲电压发生器电压波形上升时间为从0.1U0到0.9U0的时间，衰减时间定义为从峰值下降到0.1U0的时间。
4．检测阻抗
检测阻抗是拾取检测信号的装置，在使用中，应根据不同的测试目的，被试品的种类来选择合适的检测阻抗，以提高局部放电测量的灵敏度、分辨能力、波形特性及信噪比。
检测阻抗按调谐电容范围分1～12号。（见表1）
5．时间窗(门单元)
时间窗是为防止大于局部放电的干扰信号进入峰值检波电路而设计的一种电路装置。因在实际试验时，尤其是在现场做试验时，不可避免地会引入一些干扰，所以，时间窗的使用更显得重要。
时间窗的工作原理是把椭圆扫描时基分成导通(加亮区域)和截止(未加亮区域)两部分,通过改变时间窗的位置和宽度将放电脉冲置于导通(加亮区域)，干扰脉冲置于截止(未加亮区域)，此时仪表读数即为放电脉冲数值，而干扰则不论大小，皆不会影响放电脉冲数值。若此时两个时间窗同时关闭，则仪表读数为整个椭圆上脉冲之峰值。
三、技术参数
1．可测试品的电容范围：6pF~250uF
2．检测灵敏度及允许电流(见表1)。
3．椭圆扫描时基
(1) 频率：50、100、150、200、400Hz
(2) 旋转：以30度为一档，可旋转120度。
(3) 工作方式：标准－扩展－直线。
(4) 高频时基椭圆的输入电压范围：13~275V。
4．显示单元
采用100×80mm矩形示波管，有亮度与聚焦调节旋钮。
5．放大器
(1) 3dB低频端频fL：20、40KHz任选。
(2) 3dB高频端频率fH：200、300KHz任选。
(3) 增益调节：粗调6档，档间增益差10倍5%。
(4) 细调范围：>10倍。
(5) 正、负脉冲响应不对称性：<5%。
6．时间窗
(1) 窗宽：5度~150度(50Hz) 连续可调。
(2) 窗位置：每一窗可旋转0度~170度。
(3) 两个时间窗可分别或同时控制。
7、脉冲峰值表
(1) 线性指示：0~100误差不大于5%。
（2）指示：1~100误差不大于5%。
表1 检测灵敏度及输入单元允许电流值
输入单元序号 调电容范围 灵敏度(PC)
（不平衡电路） 允许电流有效值
不平衡电路 平衡电路
1 6－25－100微微法 0.02 30mA 0.25A
2 25－100－400微微法 0.04 60mA 0.5A
3 100－400－1500微微法 0.06 120mA 1A
4 400－1500－6000微微法 0.1 0.25A 2A
5 1500－6000－25000微微法 0.2 0.5A 4A
6 0.006－0.025－0.1微法 0.3 1A 8A
7 0.025－0.1－0.4微法 0.5 2A 15A
8 0.1－0.4－1.5微法 1 4A 30A
9 0.4－1.5－6.0微法 1.5 8A 60A
10 1.5－6.0－25微法 2.5 15A 120A
11 6.0－25－60微法 5 25A 200A
12 25－60－250微法 10 50A 300A
7R 电阻 0.5 2A 15A8、具有辅助识别放电脉冲相位的零标志系统。
9、工作电源 220V10% 工频
四、系统工程原理简介
若试品Ca在试验电压下产生局部放电时，经耦合电容Ck产生脉冲电流，由输入单元拾取得脉冲讯号，经低噪声前置放大、滤波放大器选择所需频带及主放放大后，在示波屏的椭圆扫描基线上显示出放电脉冲，同时也送到脉冲峰值表（对数表）显示其峰值。时间窗单元控制试验电压每一周期内脉冲峰值表的工作时间，并在这段时间内将显示屏的显示加亮，宽度与位置可以改变，进一步加强了抗干扰能力。
五、通用试验方法
(一)试验目的
(1) 证实试品在规定电压下没有高于规定值之局部放电；
(2) 测定电压上升时出现放电超过某一规定值时的最低电压(起始放电电压)和电压下降时放电低于规定值时最高电压(终止放电电压)。
(3) 测定在某一规定电压下的放电强度。
(二)试验条件
(1) 交流电源电压应为正弦波，不应有过大的高次谐波。
(2) 试品的电气、机械、温度条件应良好且稳定。
(3) 由于电压回滞现象的影响，在试验前至少几小时以上的时间内，不要承受超过规定的局部放电试验电压最高值以上的电压。
(4) 经过搬运后的试品，必须静放一段时间后再做局部放电试验(油浸)。
(三)试验程序
1. 将试验区内的杂物尽量移到试区以外，各种金属物体应牢固接地，检查和改善试区内一切可能放电的部位，应特别注意各种地线是否已接地。
2. 根据不同的试品和试验条件，选择正确的接线方式。
3. 对所选择的测试回路用视在放电量校准器对整个测试系统进行刻度系数校正，校正时对所规定的刻度系数K值调节仪器的增益旋钮，把分刻度系数H调到H=U0C0/K值。校正完毕后，测试仪器的细调（连续调节）增益旋钮不得随意变动，同时应将视在放电量校准器从高压线路上取下，以免在加压试验时将视在放电量校准器击穿而使高压线路短路。
(四) 注意事项
1. 在试验开始加压以前，试验人员必须详细而全面地检查一遍线路，以免线路接错。测试仪器处的接地线是否与接地体牢固连接，若连接不牢或在准备工作时掐头去尾线被脚踢断，这将可能引起人身和设备事故。
2．对于连接线应避免将尖端暴露在外，防止尖端电晕放电，尤其对于电压等级较高的局部放电试验，必要时要加粗高压连接线及加装防电晕罩，减小因场强过高引起的电晕放电。屏蔽罩不能与试品的瓷裙相接触。
3. 一般情况下，在试验过程中，被试品在耐压、预升压时局部放电量都比正常值大很多，此时仪器的仪表必然会超出满刻度。为防止仪器损坏，应将仪器的增益粗调旋钮逆时针旋转一档或更多档，以不超出满刻度为标准。当电压降至测量电压时，再将增益粗调开关顺时针旋转一档或更多档，以便记录测量值。
4. 校正电量发生器校正完毕后，一定要从高压端脱离，并关闭电源开关，且仪器的增益细调旋钮不可再调。因增益粗调开关每相邻两档之间的关系是十倍，且档位有指示，故升压后根据放电量大小，可选择合适量程。逆时针旋转时，每降一档量程扩大十倍；反之，顺时针时，量程缩小十倍。
5. 试验完毕后，应对整个测试系统再进行一次复查校正，验证是否与试验前所校正出的刻度系数相等，以免测试仪器或其它环节在试验过程中发生故障而使测试结果不对。