一、非侵入式局部放电活动检测

1.1 概论

局部放电不会使电极*短路的电气放电。 这种放电的幅值通常都很小。 但是它们确实会导致绝缘层性能的不断下降，最终导致电气设备的故障。

非侵入式局部放电检测提供了既快速又简单的方法， 用于识别可能会引起停电或造成人员伤害的潜在绝缘故障。

局部放电会以下述的方式放射能量：

电磁能量：无线电波、光、热

声能：声波、超声波

气体：臭氧、氮氧化物。

非侵入式检测*的技术都是基于检测电磁频谱中的高频部分以及超声波信号。本产品是专用于检测电磁波及超声波活动的仪器。

2.2 空气传播的超声波放电活动

局部放电活动中的声波辐射会出现在整个声谱范围中。 听声音是可能的，但是要取决于各人的听觉能力。

使用仪器来检测声谱中的超声波具有几个优点。 仪器比人耳更敏感，与操作员无关，且工作在音频以上的频率，并且具有更强的方向性。

最敏感的检测方法是使用中心频率为40 ~200kHz 的超声波传感器。 该方法可以非常成功地检测局部放电活动。

2.3 空气传播的超声波放电活动

当局部放电活动出现在高压开关柜绝缘层中时， 它会产生高频电磁波， 它只可以通过金属外壳上的开孔从开关柜内泄漏到外表面。这些开孔可以是外壳缝隙或密封垫圈及其它绝缘部件周围的间隙。

当电磁波传播到开关柜外面时， 它会在接地的金属外壳上产生瞬态电压。瞬态地电压( TEV) 在几个毫伏至几伏的范围内，存在时间很短，具有几个纳秒的上升时间。

可采用非侵入方式将探头放在开关柜的外面来检测局部放电活动。

二、技术参数 

产品外形

1、适用范围：采用非侵入式检测方式，对高压电气设备的局部放电缺陷进行检测及定位。

2、传感器配置

标配：超声波传感器(UA)、地电波传感器(TEV)

选配：变压器专用传感网、GIS专用特高频传感器、高压电缆专用传感器，也可根据用户要求定制。

2、检测原理：超声波法(UA)、地电波法(TEV)及特高频法(UHF)。

3、检测频带：

 超声波: 40～200KHz

   地电波: 3~100MHz

 特高频: 300~2000MHz

4、测量范围：

超声波： -90～80dB

地电波： -80～10dBm

特高频： -80～10dBm

5、灵敏度：最小10pC(具体取决于传感器与放电源之间的距离)。

6、传感器：

① 超声波传感器：20～200(kHz);

② 地电波(TEV)：5 ~ 100MHz。

③ 特高频传感器：300～2000(MHz)，具备定向接收特性；

7、具有内置超声传感器，地电波、超声波二合一传感器，可选变压器专用传感器、GIS专用传感器、电缆专用传感器等部件；

8、软件功能：

① 连续检测特高频、地电波及超声波信号，判断是否存在局部放电；

② 实时显示被测信号的变化趋势、可对局部放电信号的发展作出较为直观的判断；

③ 具备数据的现场存储功能。

9、仪器特征：

① 屏幕显示：高对比度 3.5 英寸TFT彩屏。

② 数据存储：可保存 1000 组测试数据。

③ 工作电源：内置 8.4V 锂电池，可连续工作 8 小时。

④ 电源：输入100-240VAC，输出8.4V/3A，充电时间3～4小时。

⑤ 外形尺寸：230 * 120 * 55(mm)。

⑥ 仪器重量：0.7kg。

⑦ 使用温度：-25℃～45℃。

⑧ 存储温度：-35℃～60℃。

10、成套配置：主机、传感器、交流适配器、连接电缆及运输箱。
三、结构与外观

3.1面板布置

本产品采用便携式结构，内含信号接收及数据处理模块，具备多种分析模式，可方便地对电气设备局部放电所产生的特高频信号及超声波信号进行测量。与同类产品相比具有操作便捷，功能强大的特点。

本产品键盘布局如下所示：

1) F1键：在测试过程中按下“F1”键用于存储当前的测量数据；

2) F2键：通过“F2”键可以调出主机存储器内的历史数据；

3) F3键：在测量界面时F3键用于切换传感器类型，在数据管理或设置界面中为退出键；

4) 方向键：上下方向键在测试时用于增益的调节，可以在0～90dB之间调节；在功能设置中用于调整时间等；在历史数据浏览中用于上下翻页； 

 键盘布局图

5) 确认键：测试中按下确认键即可进入设置菜单；

6) 电源：开启和关闭仪器电源，需要长按 3 秒钟方可生效；

本产品主机除了内置一个超声传感器外还配备一个外部传感器接口，TEV传感器、外置超声波传感器均通过该接口连接，采用同一接口设计，使操作更为简单。

注意：外置传感器接口采用进口接插件，在插入外置传感器接头时请将接头的标志方向与插座的标志方向一致后径向插入，听到“咔擦”声后表示连接成功，切勿旋转接头，以免损坏接插件。拔出传感器接头时只需要拿住金属外壳的接头往外拔即可，切勿拉拽连接线。

3.2传感器配置

四、使用操作

4.1 主界面 

 主界面

显示完开机界面后直接进入测量界面，如图五所示。测试界面分为传感器状态区、波形区、数据区和柱状图区。

传感器状态区。传感器的选择可以通过“F3”键来选择，标准配置的传感器类型有：超声波传感器（UA）、地电波传感器（TEV）等，连续按“F3”键会在以上传感器之间选择。

注意：需要连接上对应的传感器后才能测量到对应传感器的数据。

波形区主要显示仪器采集到的放电信号波形，此波形在超声测量模式下以射频信号的方式显示，而在地电波模式下则以电平的方式显示。TEV地电波测量界面： 

TEV模式测量界面

柱状图区。柱状图是用来表明当前局部放电的严重程度，用绿色、橙色及红色表示，绿色表示局部放电比较轻微，黄色表示有放电现象，设备需要检查，红色表示局部放电比较严重，设备需要检修。

数据显示区。针对传感器的不同，数据区现实的意义也不同。

在超声波测量模式下，数据以dBuV（分贝微伏）来表示，而在TEV 测量模式下则以dB（分贝）来表示，仪器内部已经预置了常用电气设备的阈值数据，因此用户不需要自行设置。

4.2 超声波测量程序

使用超声波传感器测量信号时，需要选择对应的传感器类型，本产品具有记忆上一次状态设置的功能，开机时会自动调用上次关机时传感器的状态，并测量环境值，准备就绪后即可测量局部放电值，因此，在开机时请勿将传感器指向被测区域，以免将被测区域的放电信号误测为环境值。

开启仪器，按“F3”键进入超声波模式，如果读数太大，比如超过15dBuV，说明此事背景噪声太大，可以按左方向键滤除背景噪声。

背景噪声滤除后正式进入测量程序，读数会在显示屏上连续更新。开始时，应该将增益调整到较大位置，当读数变得太大时，则应该减少增益。也可以根据右下侧的箭头标志来确定是增加增益还是减小增益，绿色箭头表示此时增益可以增加，如果显示的是红色箭头则说明信号过大，需要减小增益。

若要检查开关柜，应该将超声波传感器指向开关柜（尤其是断路器的端口、充气式电缆盒、电压互感器以及母排室）上的任何空气间隙。 在任何情况下，都应该确保遵守安全距离的要求。

对高压电缆进行局放检测时也可使用专用的外置传感器：

 高压电缆专用传感器

使用前应将保护端盖取出，使用后应将端盖套好端部，以免传感器受潮，端盖如图九所示：

电缆传感器保护端盖

取出端盖后可将绝缘杆第一节拉出，然后将测试线插入绝缘杆尾部端口：

 电缆专用传感器端口

连接好测试线后就可以按照超声波测量程序对高压电缆进行局放检测，高压电缆最容易出故障的地方是分接头、中间接头等绝缘薄弱的地方，这些地方用以受潮，所以应该着重检测这些位置。

注意事项：使用电缆专用传感器时应特别注意安全距离的限制，不允许将传感器用在超出绝缘范围的场合，本传感器前端部分耐压35kV，使用前请按照绝缘杆耐压试验规程做好第一节绝缘杆的耐压试验方可进行电缆的局放测试！

4.3 TEV测量程序

背景噪声

开关柜外部的一些信号源发出的电磁信号也可能在开关柜的外部产生瞬时接地电压。这些源可以是架空线绝缘子、变压器进线套管、无线电信号甚至是附近高速公路的车流量。这些也可以在不连接到开关柜的金属体如变电站房门或围栏等金属体上产生瞬时接地电压信号。因此在对开关柜进行检测之前，就应该测量这些表面上的背景噪声。测量不属于开关柜组成部分的金属体如金属门、金属围栏等的背景噪声。记下三次连续的有关金属体的分贝值和计数，并取中间幅值的读数作为背景测量的读数。 

 TEV传感器

开始测量

仪器开启，确保TEV传感器处在离开金属体的自由空间中，否则会影响自检。选择TEV模式。为了准确测量，应该使TEV探头垂直地与在其上面要进行测量的金属体接触，（最好是保持仪器主机本体远离邻近的金属体）。一旦TEV探头从金属体上拆下后读数就不再在显示屏上继续显示。

您可能会因为确保数据一致性，可能需要重复测量几次。

对开关柜的测量是在每一个面板的每一个部件如电缆盒、 电流互感器室、母排室、断路器以及电压互感器等的中心位置进行的。 断路器以及其它中高压开关仪器的位置都要记录下来， 因为如果这些设备处于断开的位置，则某些部件就不会带电，因此这些部件上不会测到读数。

记录每一个位置上的第一组读数。 但是如果测到的幅值比背景干扰水平高出10dB, 本身幅值大于20dB时， 就应该连续记录三组读数。

4.4 特高频UHF测量程序

UHF一般针对GIS等设备的特高频局部放电检测，此功能模式下需要连接特高频传感器： 

 GIS专用传感器

可以将GIS传感器固定在GIS管道与管道之间的绝缘盆上，而不是固定在金属管道上，局部放电信号会沿着管道在绝缘盆处辐射至外面而被传感器接收。可以用橡皮带将传感器两端固定住以方便测量。

跟其他运行模式类似，使用前需要先滤除环境值背景值。

连接好传感器后将运行模式切换至“UHF”，即特高频模式，跟其他传感器一样，先按左键实现背景噪声的的滤除，几秒钟后即可正常读数。

4.5 放电声音

本产品无论在哪种模式下测量局放信号时都可以检测到局放声音，有局放的情况下会听到“咝咝”的声音，通过测试数据和声音可综合判断被测设备的放电情况。

4.6 历史数据查看

在测量界面下按“F1”键用于数据保存，磁盘图标右侧的数字表明当前存储数据的组数，您可以保存1000组数据。如需查看只需要按下“F2”键即可，通过上下键实现数据的翻页，按下“F3”键可以回到测试界面。

如果您想清空所有数据可以在历史数据页面下按下右键，选择“确定”后按确认键即可清除数据，操作如图九所示： 

数据清除

五、数据分析

超声波(UA)数据分析

地电波(TEV)数据分析

相关说明

• 读数(dBuV)与放电量(pC)之间的关系

传统的按照 IEC60270 标准进行的局部放电检测都是测量放电时高压导体产生的视在电荷量。因此，放电幅值一般用皮库(pC)来标示，在传统的局放检测仪的检测频率(一般为10~300kHz)上，各种高压设备(除长电缆外)都可以等效为集中电容。

高频传感器测量则是在 3~100MHz 的频率范围内进行的，在这些频率上，高压电力设备更近似接近传输线而不是集中电容，电压/时间曲线下的区域面积与放电过程中的电荷转移量成正比。

高频传感器测量瞬态过程中的电压，因此它不是直接测量电荷，另外，所测的是金属面板外表面的波峰，这只是面板内部信号的一部分而已，当脉冲沿着金属铠甲的表面传播时，它就会散开即在时域上展开，同时曲线下方的区域面积保持不变，这样脉冲幅值就会减小，因此，脉冲被检测到的地方离放电源越远其衰减越大。

显然，dBuV 和 pC 之间的关系取决于多种因素，其中大多数都是不可以量化的，无论是使用超声波传感器还是特高频传感器，都存在声强(dBuV)与放电量(pV)之间的关系，不同的被测对象及相互关系可以参照表1 ~ 表7。
表1  dBuV - pC 参考指南：靠近25kV电缆终端处

表2 给出的是混合物填充式 11kV 配电电缆终端箱中的相对地放电所获得的一些经验结果。

表2 混合物填充式 11kV 配电电缆终端箱的 dBuV - pC 参考指南

表3 给出的是在油断路器的SRBP套管中的相对地放电所获得的一些经验结果。

表3  油断路器的SRBP套管的 dBuV - pC 参考指南

表4 给出了11kV树脂浇注型电流互感器内部放电所获得的一些结果。

表4  11kV 树脂浇注型电流互感器 dBuV - pC 参考指南

表5 给出了11kV 树脂浇注型电压互感器内部放电所获得的一些结果。

表5  11kV 电压互感器 dBuV - pC 参考指南

表6 给出了35kV/12500kVA 变压器内部放电所获得的一些结果。

表6  35kV/12500kVA 变压器 dBuV - pC 参考指南

表7 给出了10kV开关柜内部放电所获得的一些结果。

表7  10kV开关柜 dBuV - pC 参考指南

应该强调一点，上述各表只能作为一个大致的参考指南，尽管一般来说增加 pC 水平就等于增加 dB 电平，但是放电源和衰减路径等因素都会严重影响校准结果，因此，所要做的就是通过历史数据的比较来判断被测物的绝缘程度。

六、使用条件

环境温度：-35℃ ~ 65℃

标高：海拔 3000m 以下

不结露的最大相对湿度：95%

污秽等级：Ⅲ级

最大风速：35m/s

七、符合声明

本产品符合以下适用的规定：

测量的电气设备IEC标准 EN 61010-1

EMC 电磁兼容规定 2004/108/CE

低电压规定 2006/95/CE

为了能遵从规定的操作规则，本设备设计有以下原则：

本产品不发射电磁波(电磁兼容)

本产品不受外部电磁辐射干扰(EMI)

本产品有静电放电保护(ESD)

八、保修范围

8.1 保修

本产品主机提供为期1年的维修担保。电池及配件(充电器，耳机，传感器等)的保修期为6个月。保修包括对所有制造故障的部件提供材料的免费更换，前提是用户的非人为损坏。保修不包括运输、装卸。

如果因使用不当或意外损坏产品、产品被以任何方式改变、产品受到未经授权的修复或产品未经书面授权被打开则不提供保修。

8.2 范围

在任何情况下，不论是代理商的还是任何相关公司，将不承担任何损害赔偿，包括但不仅限于业务损失、业务中断、信息丢失、本产品组件或其附件的缺陷、人身伤害、时间损失、金钱或物质损失或其他任何因使用造成的直接或间接的损失，或无法使用本产品，即使产品已警告可能已被损坏。