數字局部放電儀

一、**提示

1、SZTCD-9808數字局部放電儀系統的操作、維護應由能勝任的相關專業人員進行。

2、SZTCD-9808數字局部放電儀現場電壓高達幾萬伏，試驗人員應嚴格遵守所有**預防措施。試驗區域應有明顯、清晰的警示牌，現場任何人都應該知道高壓區域。直接從事的測量人員應了解測量回路中所有帶電元件、高壓元件，不直接從事測量的人員應被隔離在試驗區域之外。在試驗過程中及上電后，任何人不得進入高壓區。

3、SZTCD-9808數字局部放電儀在試驗以前，操作人員應掌握測試線路、測試方法、測試步驟和測試目的。

4、試驗現場要整潔、干凈，不應存放其他無關的物品。在高壓區間的地面上不應有雜亂的金屬小塊（如裸銅線段、螺絲、螺帽和其它小金屬塊等），被試品、升壓變壓器、耦合電容等應與周圍保持適當距離。

5、被試品、升壓變壓器、耦合電容等表面應保持干燥清潔，因為表面的濕氣和污垢會引起表面的局部放電，導致測量異常。

6、高壓導線應盡可能短而粗，以防止電暈，可采用蛇皮管等。試驗回路所圍的面積盡可能小，以降低干擾的引入。電壓等級高的高壓端應加防電暈帽。試驗區各種金屬物體應牢固接地，不能懸浮，檢查并改善試驗區內一切可能放電的部位（如不能有尖、銳角），特別注意各種地線是否良好接地。

7、在試驗開始加壓前，試驗人員必須詳細而全方位地檢查一遍線路，以免線路接錯。特別應關注接地線、高壓線和強電回路的連線是否牢固連接。

8、試驗異常時，應首先切斷電源，再作進一步處理。

二、SZTCD-9808數字局部放電儀功能特點

測量通道：2/4/6通道測量，獨立的信號調理、AD采樣、處理、顯示，且實現同步采樣。

測量功能：可檢測局部放電幅值、極性、相位、放電起始電壓、熄滅電壓、次數等相關參數。

同步功能：內、外同步任意選擇，且具有零標指示和相位分辨功能。

顯示方式：可選擇橢圓、直線、正弦及二維、三維等界面顯示局部放電信號，可直觀的分析測試過程中信號的頻率、相位、幅度以及試驗電壓之間的相互關系。

局部放大：可對單個或某一段放電信號進行波形分析，確定信號的性質。

開窗功能：可在任意指定相位開窗（消隱），用于特別顯示（或屏蔽）指定相位的信號（干擾）。

同步消隱：在配合阻抗單元和耦合電容的情況下，可對來自地網、試驗電源和試驗現場空間的干擾進行同步濾除。

極性鑒別：可通過放電信號的脈沖極性區分，是試品內部，還是外部的放電，有效去除外部干擾。

頻譜分析：基于FFT算法實現的頻譜分析與FIR數字濾波功能。

增益可調：在量程切換跨度內，實現增益連續可調。

保存打印：可保存單次放電的數據，也可記錄一段時間的局部放電圖形及相關參數，保存的數據可回放和重現方便后期分析。對單次放電的數據提供打印功能。

三、局部放電測試系統

1、SZTCD-9808數字局部放電儀系統概述

SZTCD-9808數字局部放電儀是按照DL/T846.4-2004 《高電壓測試設備通用技術條件》、GB/T 7354-2003 《局部放電測量》開發的，應用于電力系統設備運行維護的局部放電測試，儀器結構緊湊、攜帶方便，抗干擾能力強。適用于各種電壓等級和容量的變壓器、發電機、互感器、套管、GIS、電容器、CVT、電力電纜、開關等高壓電氣設備的局部放電檢測。

系統主要由主機、輸入阻抗單元、校準脈沖發生器、耦合電容分壓器（外零標輸入）、PC機（分體機）以及連接電纜等組成。

2、主機

（1）SZTCD-9808數字局部放電儀面板結構

一體機前面板結構圖

一體機后面板結構圖

分體機面板

（2）主機硬件框圖

SZTCD-9808數字局部放電儀采用脈沖電流法。硬件框圖如下：

由上圖可知被測信號有兩個：一個是來自輸入耦合單元的放電脈沖信號，另一個是來自試驗電源經分壓后的試驗電壓信號

主機硬件框圖

每個通道的輸入信號獨立的經過前級低通濾除部分低頻信號，再經過衰減或放大處理，然后經過細調增益控制，經過更精密上等的高低通濾波，進一步篩選出放電信號，經過高速寬頻帶12位AD轉換器進行模數轉換，得到的數據經過FPGA存儲在緩存SDRAM中，再由FPGA通過USB（或以太網）上傳給PC機或工控主機系統進行顯示。

試驗電壓信號經過電壓互感器隔離變換成小信號，小信號分兩路：一路經過調理得到試驗電壓的外零標信號，另一路經過有效值轉換和A/D轉換得到試驗電壓數據。該數據由FPGA送給PC機或工控主機系統進行顯示。

3、輸入阻抗單元

本系統的放電脈沖檢測阻抗，又稱耦合裝置或輸入單元，包括耦合電容和輸入單元，是測試系統和測試回路的主要組成部分，輸入單元針對特定的試驗回路或試品，為達到*佳的靈敏度而專門設計的。本系統配備了十三種獨立的輸入單元，其中第十三種為專用單元。面板示意如下圖：

SZTCD-9808數字局部放電儀系統配備的輸入單元是RLC型檢測阻抗，是一種調諧型阻抗。檢測阻抗的檢測回路及等效電路，如圖所示：

圖b是圖a的等值電路，它是一電感、電容并聯電路，當電路諧振時，在Ct和Lm兩端產生較高的諧振電壓。當測量回路一經確定，測量回路的諧振電容便可求得。而且，測量系統的測量中心頻率f₀也是已知的。因此只要恰當選擇測量阻抗電感值Lm。使時，便可達到足夠高的測量靈敏度。

SZTCD-9808數字局部放電儀系統備有12個獨立檢測阻抗，足以滿足選擇之要求。

只要選取檢測阻抗的調諧電容C_t的中心值等于測量回路的諧振電量C_t，可使測量回路的靈敏度足夠高。一般使C_t值落入C_t的范圍就可以了。

根據試品的容量Cx，耦合電容的大小Ck，選取適合序號的輸入單元。表中調諧電容量系指與輸入單元初級繞組并聯的電容（粗略估算以按試品容量與耦合電容的容量串聯計算）。例如：試品容量為500pF，耦合電容量為1000pF，則所需檢測阻抗為 500×1000/(500+1000)=333.33，查表可取3號單元。

輸入單元應盡量靠近試品，輸入單元經測量電纜與放大器輸入插座相連。

本測試系統采用的是脈沖電流法進行局部放電測量，該方法的基本測試回路通常有三種：并聯測試回路、串聯測試回路和平衡回路（橋式回路）。

注：Cx：代表試品電容。

Zm：代表檢測阻抗。

Ck：代表耦合電容，它的作用是為Cx與Zm之間提供一個低阻抗通道。

Z：代表接在電源和測量回路間的低通濾波器，Z可以讓工頻電壓作用到試品上，但阻止被測的高頻脈沖或電源中的高頻分量通過。

圖a為并聯回路，多用于試品電容Cx較大，試驗電壓下，試品工頻電容電流超出檢測阻抗Zm允許值，或試品有可能被擊穿，或試品無法與地分開的情況。該測量回路應用較多。

圖b為串聯回路，多用于試品電容Cx較小，試驗電壓下，試品工頻電容電流符合檢測阻抗Zm允許值時，耦合電容Ck兼有濾波（抑制外部干擾）和提高測量靈敏度的作用，其效果隨Cx/Ck的增大而提高。Ck也可以用高壓引線的雜散電容Cs來代替。這樣，可使線路更為簡單，從而減少過多的高壓引線和聯結頭，避免電暈干擾，該方法多用于220kV及以上的產品試驗。試品的低壓端必須與地絕緣。

圖c為平衡測試回路，利用電橋平衡原理將外來干擾信號平衡掉，因而這種回路的抗干擾能力較強。但是，由于平衡測試回路，利用電橋的平衡條件和頻率有關，因此有當Cx和Ck的電容量比較接近時，才有可能同時完全平衡掉各種外來干擾。平衡測試回路的靈敏度一般低于直接測試回路。

4、校準脈沖發生器（詳見附錄1）

5、耦合電容分壓器

零標輸入單元作為局部放電檢測系統的相位基準，對識別局部放電和干擾有重要作用，本儀器系統內置內零標單元和外零標輸入單元。外零標輸入時，系統的相位可以和外零標輸入嚴格同步，且無頻率間隔要求，故可以和無局放串聯諧振電源相配合，外零標的輸入范圍為：交流10∽380V，30Hz∽300Hz。

在實際試驗中，可以將試驗電源電壓經分壓器降至10∽380V再接入零標單元。如果在屏幕上輸入分壓器的變比，可以直接測量出試驗電源電壓。例如，電容分壓器變比是500：1，則選擇變比為500。

如果試驗電源和儀器電源同相或試驗電源和工頻嚴格同步，可使用儀器內零標。

一般，當沒有外零標輸入信號時，儀器自動選擇內零標作為本系統的相位基準。如果試驗電源和儀器電源相位不同，必須對其相位進行校正后才可測量。 

如圖是耦合電容分壓器，既可以當耦合電容使用，又可以當電容分壓器使用；試驗時，分別接到輸入單元和主機的分壓器輸入（即外零標輸入），就可以同時測量試品的局部放電和試驗電壓。

耦合電容分壓器示意圖

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