局放試驗儀

一、LYTCD-9808局放試驗儀安全提示

1、本系統的操作、維護應由能勝任的相關專業人員進行。

2、局部放電試驗現場電壓高達幾萬伏，試驗人員應嚴格遵守所有安全預防措施。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、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面地檢查一遍線路，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、LYTCD-9808局放試驗儀功能特點

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：可在任意相位開窗（消隱），用于特別顯示（或屏蔽）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、LYTCD-9808局部放電測試系統

1、系統概述

本儀器是按照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）面板結構

（2）主機硬件框圖

本儀器采用脈沖電流法。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

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，經過更精密一級的高低通濾波，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，其中第十三種為單元。面板示意如下圖：

本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。

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Ct的中心值等于測量回路的諧振電量Ct，可使測量回路的靈敏度足夠高。一般使Ct值落入Ct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*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。

四、LYTCD-9808軟件操作說明

1、軟件安裝與刪除

配置要求：

軟件要求安裝系統為Windows XP/2000（暫不支持Win7系統）。推薦配置：Pentium 1.5G（或更高），內存256M以上，必須支持USB2.0。

軟件安裝

數字式局部檢測系統安裝步驟

*步：雙擊光盤中“數字式局部檢測系統”進入如下界面

第二步：單擊下一步進入用戶信息設置界面如下圖

第三步：單擊下一步進入安裝類型選擇界面，推薦選擇完整安裝

第四步：單擊下一步進入如下界面，準備安裝程序

第五步：單擊安裝，進入安裝界面

第六步：安裝完成界面提示如下

七步：單擊完成，完成安裝，軟件可以使用。

驅動程序安裝

*步：將局部放電測試儀主機與PC電腦連機，開啟局部放電測試儀主機電源。出現如下新硬件提示界面

第二步：選擇“否，暫時不”，單擊下一步進入如下界面

第三步：選擇“從列表或位置安裝”項，單擊下一步，進入如下界面

第四步：選擇“在搜索中包括這個位置”，單擊“瀏覽”選擇“數字式局部檢測系統”安裝目錄下的“USB驅動”（如：C:Program Files數字式局部檢測系統USB驅動），單擊下一步進入如下界面

第五步：選擇“Cypress USB Component”，單擊下一步進入完成界面

第六步：單擊“完成”，設備驅動安裝完成，可以正常使用。

2、操作界面

校準界面

橢圓、直線和正弦界面

橢圓界面

直線界面

正弦界面

二維和三維界面

二維界面

三維界面

多通道界面

局部放大界面

頻譜分析界面

打印預覽界面

3、菜單和工具欄功能

菜單

文件

打開：可以打開三種格式的文件分別是*.dat，*.prj和*.opt，這三種格式的文件分別對應單次測量的數據，連續測量的數據和設置參數數據。

注意：測量過程中不提供打開文件功能。

保存設置：保存校準中設置的通道、增益、濾波、校準脈沖等參數，保存的文件格式為*.opt。

注意：僅在校準界面下有該菜單項，在其他顯示界面無此功能。

另存為：保存當前時刻的單次測量數據，保存的文件格式為*.dat。

打印：打印報表功能。

打印預覽：提供打印報表預覽、打印機選擇和打印設置功能。

退出：提供軟件退出功能。

視圖

橢圓窗：將顯示界面從其他界面切換到橢圓窗口界面。

直線窗：將顯示界面從其他界面切換到直線窗口界面。

二維窗：將顯示界面從其他界面切換到二維窗口界面。

三維窗：將顯示界面從其他界面切換到三維窗口界面。

校準窗：將顯示界面從其他界面切換到校準窗口界面

正弦窗：將顯示界面從其他界面切換到正弦窗口界面。

多通道顯示：將顯示界面從其他界面切換到多通道顯示界面，雙通道或四通道。

注意：顯示通道數在“設置”子菜單中的“顯示設置”菜單項中設置。

標尺1：在單通道顯示時，界面中出現pc量指示標尺；在雙通道顯示時，界面上方通道出現pc量指示標尺。放電量值此時顯示的是標尺選中的位置的放電量值。

標尺2：在雙通道顯示時，界面下方通道出現pc量指示標尺。放電量值此時顯示的是用戶標尺選中的位置的放電量值。

顯示工具欄、顯示狀態欄、顯示設置欄：用于顯示和隱藏相應選中的工具欄。

設置

局部窗口：進入局部放大界面。

注意：局部開窗功能只在橢圓顯示界面下提供，且只在單通道顯示時提供。

系統設置：提供如下功能：

脈沖閾值：該值是個百分比值，表示閾值占滿刻度值的百分比。該值用于脈沖計數中的判斷依據，大于該值計一次放電，二維顯示中涉及該內容。

試驗電源頻率：提供自動和手動選項，當此處選擇為自動，則工具欄中頻率控件只顯示不可設置；當此處選擇為手動，工具欄中頻率控鍵中的值可設置。

同步消隱：可選擇消隱通道和閾值，當同步消隱開啟時，實現用選中通道的信號與被消隱通道的信號相減或相加（正向為相減，反向為相加）。

系統校正：提供通道系統校正功能，恢復默認值按扭將選中通道的當前基準值設置為默認值2048。

濾波設置：可選手動，當選為手動時，用戶可以對濾波通道，濾出頻點個數及濾波通道進行設置。

顏色設置：對坐標、背景、波形、網格、開窗和刻度尺的顏色提供設置功能。

顯示設置：設置多通道顯示時的通道數是雙通道或是四通道。

配色方案：對坐標、背景、波形、網格、開窗和刻度尺的顏色提供默認的幾種習慣的配色方案。黑色背景的為默認方案，白色背景的是常用于打印的方案，另紫色、藍色和灰色背景為其它供選擇的方案。

頻譜分析

頻譜圖

功能：顯示測量數據的時域圖和頻域圖，時域圖顯示同橢圓窗。

濾波前

功能：圖形界面上方顯示橢圓窗，下方顯示頻譜展開圖。

濾波后

功能：顯示濾波后的時域圖和濾波后的頻譜展開圖。

幫助（該項內容見相應文檔）

工具欄

試驗電源設置

變比：提供用戶輸入分壓電容（或分壓電阻）的變比值，默認值為500，正整數。

頻率：提供用戶手動設置試驗電壓的頻率，范圍30到300Hz可選。

角度：提供用戶相位旋轉功能0度到345度間隔15度可選。

橢圓

直線

二維

三維

校準

參數設置

校準狀態圖                         測試狀態圖

通道：提供通道選擇功能。

放大：選擇放大倍數的切換。

增益：在校準界面下提供設置增益值，在其它界面下僅顯示不能設置。

濾波：在校準界面下提供選擇硬件濾波參數設置（：100kHz、200kHz、300kHz和400kHz；低端：20kHz、40kHz、60kHz和80kHz），其它界面下僅顯示不能設置。

單窗：開窗或消隱功能中提供單個窗口。

雙窗：開窗或消隱功能中提供兩個相位對稱的窗口。

校準電壓/電容：在校準界面下提供用戶設置校準電容100pF或10pF的功能，校準電壓在所有情況下都只是顯示不能設置。

脈沖：在校準界面下提供給用戶設置校準脈沖的功能，在其他界面下僅能顯示不能設置。校準電壓u、電容c和校準脈沖Q三者的關系為Q=u*c，所以校準電壓顯示值由校準電容和校準脈沖的設置值決定。

自動校準：在校準界面下提供自動校準功能。

保存設置：在校準界面下提供用戶保存設置參數的功能。

自動記錄和時間：在單通道和雙通道的顯示界面下提供用戶保存一段連續波形的功能。記錄時間從10秒到60分鐘可選，記錄過程中狀態欄中顯示剩余時間秒數。

注意：該記錄數據不提供局部開窗功能。

1)      測量：開始測量按扭。

2)      返回：在校準界面下，返回到橢圓顯示界面。

3)      停止：停止測量按扭。

右鍵菜單

返回：功能同參數設置工具欄中返回控件。

測量：功能同參數設置工具欄中測量控件。

停止：功能同參數設置工具欄中停止控件。

自動記錄：功能同參數設置工具欄中自動記錄控件。

消隱：在開窗狀態下，將開窗選中部分波形屏蔽，被屏蔽部分不參與放電量值計算。

恢復：從消隱狀態恢復到正常開窗狀態。

單通道：提供從多通道顯示切換到單通道顯示界面。

多通道：提供從單通道顯示切換到多通道顯示界面。

頻譜圖：功能頻譜分析菜單中同名菜單項。

濾波前：功能頻譜分析菜單中同名菜單項。

濾波后：功能頻譜分析菜單中同名菜單項。

保存圖像：將當前圖形界面中的圖形保存成*.bmp格式的圖片。

狀態欄

當前窗口：顯示當前界面窗口的名稱。

當前狀態：顯示為等待測量或正在測量

日期：顯示當前日期

時間：顯示當前時間

記錄剩余時間：在自動記錄過程中，顯示剩余時間

當前設備狀態：顯示連接/未連接/通訊錯誤/通訊正常

五、LYTCD-9808測量說明

（一）接線方式

局部放電測量回路的接線方法，應依照GB/T 7354-2003《局部放電測量》及DL 417-91《電力設備局部放電現場測量導則》。變壓器和互感器局部放電測量的加壓方式，分為直接加壓和感應加壓兩種方式，試驗電壓一般高于試品的額定電壓，電源頻率一般采用100Hz~250Hz，不超過300Hz。試品及加壓方式不同，測試的接線方式也不同，以下是幾種常見試品的接線方式介紹：

單相變壓器測試回路

圖1、圖2為單相變壓器局部放電直接加壓測試回路，這種測試回路多用在變壓器繞組首、末端絕緣水平相同的小型變壓器，它只能檢查主絕緣，不能檢查縱絕緣。

1 單相變壓器測試回路a                                圖2 單相變壓器測試回路b

圖3、圖4為單相變壓器局部放電感應加壓測試回路，這種測試回路不僅能檢查變壓器主絕緣，也能檢查變壓器的縱絕緣。

三相干式變壓器測試回路

按相應的國家標準和GB1094.3進行，試驗可在各種干式變壓器上進行，特別適用于具有包封繞組的變壓器。三相干式變壓器一般多采用感應加壓方式。圖5為三相變壓器繞組直接接地或通過一個小阻抗接地時，局部放電試驗的測試回路。圖6為三相變壓器繞組不接地或通過一個相當大的阻抗接地時，局部放電試驗的測試回路。

圖5 三相干式變壓器測試回路（繞組直接接地）             圖6 三相干式變壓器測試回路（繞組不直接接地）

三相油浸式變壓器測試回路

對于三相油浸式變壓器，尤其是大型變壓器，多采用感應加壓方式進行局部放電試驗，并采用單相勵磁的方法對A、B、C三相逐相進行測試，共需試驗三次。圖7所示，線路簡單，對主、縱絕緣都能進行檢查。這種測試回路對三鐵心柱變壓器有一個應注意的問題，作A、C相測試的相間電壓和B相測試時的相間電壓的差別。圖8所示為中性點支撐線路，主絕緣可以達到試驗電壓，而縱絕緣的電壓減少三分之一。但它可以使用工頻電源試驗，在現場沒有中頻電源的條件下，是經常使用的一種試驗回路。

圖7 三相變壓器局部放電單相試                        圖8 三相變壓器局部放電單相測試

電壓互感器測試回路

圖9 電壓互感器外施直接加壓（串聯）測試回路            圖10 電壓互感器外施直接加壓（并聯）測試回路

圖11 電壓互感器感應加壓（串聯）測試回路            圖12 電壓互感器感應加壓（并聯）測試回路

電流互感器測試回路

圖13 低壓電流互感器外施直接加壓（串聯）測試回路     圖14 低壓電流互感器外施直接加壓（串聯）校準回路

（二）加壓方式

局部放電測量應在全部絕緣試驗完成后進行，根據變壓器是三相還是單相決定其繞組由三相加壓還是單相加壓，電壓波形盡可能接近正弦波，試驗電壓頻率應在100~300Hz之間。局部放電試驗在干式變壓器上進行時的加壓方式見圖15

圖15 局部放電例行試驗的加壓方式

相間預加電壓為1.8Ur（Ur為變壓器被測繞組的額定電壓），加壓時間為30s。然后不切斷電源，將相間電壓降至1.3Ur，保持3min，在此期間進行局部放電測量。

（三）抗干擾測試方式

局部放電測試過程中的干擾將會降低測試的靈敏度，測試時應將干擾抑制到低水平。干擾類型通常有：電源干擾、接地干擾、空間干擾、測試系統內部干擾以及各類接觸干擾。

電源干擾

這種干擾的特點是隨試驗電壓的升高而增大，主要是由電源系統和試品周圍部分金屬部件和絕緣部件產生。如發電機、試驗變壓器、高壓引線、試品端部、高壓線路接觸不良、試品周圍金屬件接地不良、以及較長的電力傳輸線等。這種干擾的波形特點也不盡相同，但有一定的相位關系，多數在電壓的正半周和負半周的波形不對稱。

抑制干擾的方法：盡量增加高壓導線的直徑；對試品端部增加防暈罩；試品周圍各金屬物接地良好；試品周圍的絕緣物體嚴禁與金屬接地線接觸；高壓線下部的地面上不得有螺釘、螺母、線頭等金屬物；利用局部放電儀的“極性鑒別”功能消除。

接地干擾

由地電流產生的干擾分為兩種：一種為穩定的地干擾，一般頻率較低，利用通帶濾波器和改善接地點的方法可有效抑制干擾；另一種為隨機性地干擾，一般以隨機脈沖形式出現，與試驗電壓無關，試驗回路多點接地或接地不良時回產生這種干擾，采用單點接地可有效抑制這種干擾。

空間干擾

鄰近高壓帶電設備或高壓輸電線路，無線電發射器及其它諸如可控硅、電刷等試驗回路以外的高頻信號，均會以電磁感應、電磁輻射的形式經雜散電容或雜散電感耦合到試驗回路，它的波形往往與試品內部放電類似，對現場測量影響較大。其特點是與試驗電壓無關。消除這種干擾可以采用平衡回路法，同時選擇合適的濾波通帶，或者將試品置于屏蔽良好的試驗室。

測試系統內部干擾

試驗變壓器和耦合分壓電容內部的局部放電對局部放電的測量影響很大。這種放電容易和試品內部放電相混淆。因此，測試系統中采用的試驗變壓器和耦合分壓電容器均要是無局放（局部放電量通常小于5pC）。

附錄1 校準脈沖發生器使用說明

本裝置適用各種類型局部放電檢測儀的定量校準。信號注入頻率、電荷量、電容可選，信號前沿＜0.1us，*符合IEC60270的規定。由電池供電（電池可充電），體積小，重量輕，攜帶方便。

使用說明：

將輸出的紅、黑兩個端子接上導線。紅端子上的導線盡量短且靠近試品的高壓端，黑端導線接試品的低壓端。開啟電源，調整參數輸出信號。

注意：校準后切記將校準脈沖發生器取下!