一、TCD-9305局部放電檢測(cè)儀概述
是我廠研制開發(fā)生產(chǎn)的一種新型儀器。它基本上保持了原有局部放電檢測(cè)儀的優(yōu)點(diǎn)和功能，并致力于縮小儀器體積、重量、使之成為名符其實(shí)的攜帶式儀器。該儀器是根據(jù)IEC(270)標(biāo)準(zhǔn)，利用脈沖電流法原理研制而成，并滿足GB-7354-87、GB-1207-97、GB－1208－97中關(guān)于局部放電測(cè)試對(duì)測(cè)試儀器規(guī)定的技術(shù)要求。該儀器具有靈敏度高、放大器系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍大、測(cè)試的試品范圍廣、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。并采用先進(jìn)的抗干擾組件和獨(dú)特的門顯示電路，抗干擾能力強(qiáng)，并具有四種高頻橢圓掃描，適用于高壓產(chǎn)品的型式、出廠試驗(yàn)，新產(chǎn)品研制試驗(yàn)，電機(jī)、互感器、電纜、套管、電容器、變壓器、避雷器、開關(guān)及其它高壓電器局部放電的定量測(cè)試。可供制造廠、科研部門、電力部門現(xiàn)場(chǎng)使用。
二、TCD-9305局部放電檢測(cè)儀名詞、術(shù)語
1．局部放電
局部放電是指在絕緣的局部位置放電，它并不構(gòu)成整個(gè)絕緣的貫通性擊穿。它包含三種放電形式：內(nèi)部放電（在介質(zhì)內(nèi)部）、沿面放電（在介質(zhì)表面）、電暈放電（在電極**）。
2． 電荷量q
在試品兩端瞬時(shí)注入一定電荷量，使試品端電壓的變化和由局部放電本身引起的端電壓的變化相同，此注入量即為局部放電的視在電荷量。
3． 視在放電量校準(zhǔn)器
視在放電量校準(zhǔn)器是一標(biāo)準(zhǔn)電量發(fā)生器，試驗(yàn)前它以輸出某固定電量加之試品兩端，模擬該試品在此電量下放電時(shí)局部放電測(cè)試儀的響應(yīng)，此時(shí)調(diào)整刻度系數(shù)，確定局部放電檢測(cè)儀的量程，以便在試驗(yàn)時(shí)測(cè)量該試品在額定電壓下的視在放電量。因該放電量時(shí)以標(biāo)準(zhǔn)電量發(fā)生器比較后間接測(cè)出，而非直接測(cè)出，故此放電量稱為“視在放電量”。
校正電量發(fā)生器是測(cè)量局部放電時(shí)必備的儀器，它的性能參數(shù)直接關(guān)系到測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
視在放電量校準(zhǔn)器由校準(zhǔn)脈沖電壓發(fā)生器和校準(zhǔn)電容串聯(lián)組成，其參數(shù)主要包括：脈沖波形上升時(shí)間、衰減時(shí)間、內(nèi)阻、脈沖峰值、校準(zhǔn)電容值等。
校準(zhǔn)脈沖電壓發(fā)生器電壓波形上升時(shí)間為從0.1U0到0.9U0的時(shí)間，衰減時(shí)間定義為從峰值下降到0.1U0的時(shí)間。
4．檢測(cè)阻抗
檢測(cè)阻抗是拾取檢測(cè)信號(hào)的裝置，在使用中，應(yīng)根據(jù)不同的測(cè)試目的，被試品的種類來選擇合適的檢測(cè)阻抗，以提高局部放電測(cè)量的靈敏度、分辨能力、波形特性及信噪比。
檢測(cè)阻抗按調(diào)諧電容范圍分1～12號(hào)。（見表1）
5．時(shí)間窗(門單元)
時(shí)間窗是為防止大于局部放電的干擾信號(hào)進(jìn)入峰值檢波電路而設(shè)計(jì)的一種電路裝置。因在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，尤其是在現(xiàn)場(chǎng)做試驗(yàn)時(shí)，不可避免地會(huì)引入一些干擾，所以，時(shí)間窗的使用更顯得重要。
時(shí)間窗的工作原理是把橢圓掃描時(shí)基分成導(dǎo)通(加亮區(qū)域)和截止(未加亮區(qū)域)兩部分,通過改變時(shí)間窗的位置和寬度將放電脈沖置于導(dǎo)通(加亮區(qū)域)，干擾脈沖置于截止(未加亮區(qū)域)，此時(shí)儀表讀數(shù)即為放電脈沖數(shù)值，而干擾則不論大小，皆不會(huì)影響放電脈沖數(shù)值。若此時(shí)兩個(gè)時(shí)間窗同時(shí)關(guān)閉，則儀表讀數(shù)為整個(gè)橢圓上脈沖之峰值。
三、TCD-9305局部放電檢測(cè)儀技術(shù)參數(shù)
1．可測(cè)試品的電容范圍：6ｐF~250ｕF
2．檢測(cè)靈敏度及允許電流(見表1)。
3．橢圓掃描時(shí)基
(1) 頻率：50、100、150、200、400Ｈz
(2) 旋轉(zhuǎn)：以30度為一檔，可旋轉(zhuǎn)120度。
(3) 工作方式：標(biāo)準(zhǔn)－擴(kuò)展－直線。
(4) 高頻時(shí)基橢圓的輸入電壓范圍：13~275Ｖ。
4．顯示單元
采用100×80mm矩形示波管，有亮度與聚焦調(diào)節(jié)旋鈕。
5．放大器
(1) 3dB低頻端頻fL：20、40KHz任選。
(2) 3dB高頻端頻率fH：200、300KHz任選。
(3) 增益調(diào)節(jié)：粗調(diào)6檔，檔間增益差10倍±5%。
(4) 細(xì)調(diào)范圍：＞10倍。
(5) 正、負(fù)脈沖響應(yīng)不對(duì)稱性：＜5%。
6．時(shí)間窗
(1) 窗寬：5度~150度(50Hz) 連續(xù)可調(diào)。
(2) 窗位置：每一窗可旋轉(zhuǎn)0度~170度。
(3) 兩個(gè)時(shí)間窗可分別或同時(shí)控制。
7、脈沖峰值表
(1) 線性指示：0~100誤差不大于5%。
(2) 指示：1~100誤差不大于5%。
表1 檢測(cè)靈敏度及輸入單元允許電流值
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輸入單元序號(hào)
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調(diào)電容范圍
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靈敏度(PC)
(不平衡電路)
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允許電流有效值
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|
不平衡電路
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平衡電路
|
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1
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6－25－100微微法
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0.02
|
30mA
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0.25A
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|
2
|
25－100－400微微法
|
0.04
|
60mA
|
0.5A
|
|
3
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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
|
電阻
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0.5
|
2A
|
15A
|
8、具有輔助識(shí)別放電脈沖相位的零標(biāo)志系統(tǒng)。
9、工作電源 220V±10% 工頻
10、體積：440×430×180mm
11、重量：約15Kg
四、系統(tǒng)工程原理簡(jiǎn)介
若試品Ｃa在試驗(yàn)電壓下產(chǎn)生局部放電時(shí)，經(jīng)耦合電容Cｋ產(chǎn)生脈沖電流，由輸入單元拾取得脈沖訊號(hào)，經(jīng)低噪聲前置放大、濾波放大器選擇所需頻帶及主放放大后，在示波屏的橢圓掃描基線上顯示出放電脈沖，同時(shí)也送到脈沖峰值表（對(duì)數(shù)表）顯示其峰值。時(shí)間窗單元控制試驗(yàn)電壓每一周期內(nèi)脈沖峰值表的工作時(shí)間，并在這段時(shí)間內(nèi)將顯示屏的顯示加亮，寬度與位置可以改變，進(jìn)一步加強(qiáng)了抗干擾能力。
整個(gè)系統(tǒng)工作原理可參看框圖（圖1）。
五、通用試驗(yàn)方法
(一)試驗(yàn)?zāi)康?
(1) 證實(shí)試品在規(guī)定電壓下沒有高于規(guī)定值之局部放電；
(2) 測(cè)定電壓上升時(shí)出現(xiàn)放電超過某一規(guī)定值時(shí)的*低電壓(起始放電電壓)和電壓下降時(shí)放電低于規(guī)定值時(shí)*高電壓(終止放電電壓)。
(3) 測(cè)定在某一規(guī)定電壓下的放電強(qiáng)度。
(二)試驗(yàn)條件
(1) 交流電源電壓應(yīng)為正弦波，不應(yīng)有過大的高次諧波。
(2) 試品的電氣、機(jī)械、溫度條件應(yīng)良好且穩(wěn)定。
(3) 由于電壓回滯現(xiàn)象的影響，在試驗(yàn)前至少幾小時(shí)以上的時(shí)間內(nèi)，不要承受超過規(guī)定的局部放電試驗(yàn)電壓*高值以上的電壓。
(4) 經(jīng)過搬運(yùn)后的試品，必須靜放一段時(shí)間后再做局部放電試驗(yàn)(油浸)。
(三)試驗(yàn)程序
1. 將試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的雜物盡量移到試區(qū)以外，各種金屬物體應(yīng)牢固接地，檢查和改善試區(qū)內(nèi)一切可能放電的部位，應(yīng)特別注意各種地線是否已接地。
2. 根據(jù)不同的試品和試驗(yàn)條件，選擇正確的接線方式。
3. 對(duì)所選擇的測(cè)試回路用視在放電量校準(zhǔn)器對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行刻度系數(shù)校正，校正時(shí)對(duì)所規(guī)定的刻度系數(shù)K值調(diào)節(jié)儀器的增益旋鈕，把分刻度系數(shù)H調(diào)到H=U0C0/K值。校正完畢后，測(cè)試儀器的細(xì)調(diào)（連續(xù)調(diào)節(jié)）增益旋鈕不得隨意變動(dòng)，同時(shí)應(yīng)將視在放電量校準(zhǔn)器從高壓線路上取下，以免在加壓試驗(yàn)時(shí)將視在放電量校準(zhǔn)器擊穿而使高壓線路短路。
(四) 注意事項(xiàng)
1. 在試驗(yàn)開始加壓以前，試驗(yàn)人員必須詳細(xì)而全方位地檢查一遍線路，以免線路接錯(cuò)。測(cè)試儀器處的接地線是否與接地體牢固連接，若連接不牢或在準(zhǔn)備工作時(shí)掐頭去尾線被腳踢斷，這將可能引起人身和設(shè)備事故。
2．對(duì)于連接線應(yīng)避免將**暴露在外，防止**電暈放電，尤其對(duì)于電壓等級(jí)較高的局部放電試驗(yàn)，必要時(shí)要加粗高壓連接線及加裝防電暈罩，減小因場(chǎng)強(qiáng)過高引起的電暈放電。屏蔽罩不能與試品的瓷裙相接觸。
3. 一般情況下，在試驗(yàn)過程中，被試品在耐壓、預(yù)升壓時(shí)局部放電量都比正常值大很多，此時(shí)儀器的儀表必然會(huì)超出滿刻度。為防止儀器損壞，應(yīng)將儀器的增益粗調(diào)旋鈕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一檔或更多檔，以不超出滿刻度為標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)電壓降至測(cè)量電壓時(shí)，再將增益粗調(diào)開關(guān)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一檔或更多檔，以便記錄測(cè)量值。
4. 校正電量發(fā)生器校正完畢后，一定要從高壓端脫離，并關(guān)閉電源開關(guān)，且儀器的增益細(xì)調(diào)旋鈕不可再調(diào)。因增益粗調(diào)開關(guān)每相鄰兩檔之間的關(guān)系是十倍，且檔位有指示，故升壓后根據(jù)放電量大小，可選擇合適量程。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，每降一檔量程擴(kuò)大十倍；反之，順時(shí)針時(shí)，量程縮小十倍。
5. 試驗(yàn)完畢后，應(yīng)對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)再進(jìn)行一次復(fù)查校正，驗(yàn)證是否與試驗(yàn)前所校正出的刻度系數(shù)相等，以免測(cè)試儀器或其它環(huán)節(jié)在試驗(yàn)過程中發(fā)生故障而使測(cè)試結(jié)果不對(duì)。
六、具體操作說明
（一）試驗(yàn)準(zhǔn)備
1． 根據(jù)試品的容量Ca，耦合電容的大小Ck，選取適合序號(hào)的輸入單元。表1中調(diào)諧電容量系指與輸入單元初級(jí)繞組并聯(lián)的電容（粗略估算以按試品容量與耦合電容的容量串聯(lián)計(jì)算）。例如：試品容量為120ｐF，耦合電容量為1000ｐF，則所需檢測(cè)阻抗為有
≈107，查表1可取2號(hào)單元。
輸入單元應(yīng)盡量靠近試品，輸入單元經(jīng)8米長(zhǎng)的測(cè)量電纜與放大器輸入插座相連。
2. 試品接入輸入單元的方法有以下幾種（見圖3）
其中：Z為阻塞阻抗；
Ca為試品；
Ck為耦合電容。
3． 面板示意圖
4．TCD-9305局部放電檢測(cè)儀準(zhǔn)備
在儀器后面板AC220V插座上接上220V工頻電源，然后打開電源開關(guān)，讓儀器預(yù)熱5分鐘，同時(shí)對(duì)有關(guān)開關(guān)進(jìn)行操作。
“標(biāo)準(zhǔn)－擴(kuò)展－直線”開關(guān)置于標(biāo)準(zhǔn)
放大器頻帶fL、fH分別置20KHｚ，300KHｚ，放大器增益粗調(diào)置3檔，細(xì)調(diào)置中間位置，切不可一開始將粗調(diào)開關(guān)置*上等。
根據(jù)不同頻率的試驗(yàn)電源選擇電源頻率，以便觀察合適的橢圓。
如果中頻試驗(yàn)電源，請(qǐng)將中頻試驗(yàn)電壓開關(guān)旋在275V檔，然后再接上中頻電源。觀察數(shù)字表讀數(shù)，如果差得太多，可將試驗(yàn)電壓開關(guān)往小檔位上旋一檔，直至合適值，千萬不可旋在太小檔位上，同時(shí)請(qǐng)注意，輸入儀器的中頻電壓萬不可超過規(guī)定值275V！，否則儀器被損壞。
橢圓旋轉(zhuǎn)可不作調(diào)節(jié)。窗開關(guān)打在關(guān)位置，以后根據(jù)干擾出現(xiàn)的相位可開窗適當(dāng)調(diào)旋轉(zhuǎn)，根據(jù)干擾情況調(diào)窗寬、位置，使干擾在門窗之外，使局部信號(hào)在窗上，以便讀取放電的數(shù)值。
線性、對(duì)數(shù)開關(guān)置于線性位置。
5. 視在放電量校準(zhǔn)（JZF－10校正脈沖發(fā)生器）
用視在放電量校準(zhǔn)器（JZF－10校正脈沖發(fā)生器）的輸出接于試品兩端，紅端接高壓端(引線盡可能短，以防干擾)，黑端接低壓端，調(diào)節(jié)其輸出放電量，例如50PC，調(diào)節(jié)放大器增益粗調(diào)及增益細(xì)調(diào)旋鈕，使放電量表指示滿度。此時(shí)放電量表指示滿度即100%表示50PC的放電量，注意此時(shí)增益細(xì)調(diào)旋鈕位置不可再動(dòng)。測(cè)量盒應(yīng)盡量靠近試品高壓端。
校準(zhǔn)完畢后，拆除視在放電量校準(zhǔn)器的連線，并關(guān)斷其電源，防止高壓損壞校準(zhǔn)器。
6.TCD-9305局部放電檢測(cè)儀 試驗(yàn)操作
接通高壓試驗(yàn)回路的電源，逐步升高電壓至規(guī)定電壓，時(shí)刻注視PC表指示，此時(shí)放電量表的讀數(shù)表示試品放電量的大小，如指示在80%，則表示試品視在放電量為50×80%＝40PC。
若此時(shí)試品放電量剛大于100%即超過滿度，應(yīng)立即將放大器增益粗調(diào)由原來的“3”切換到“2”檔，此時(shí)放電量表100%，則表示500PC，假如此時(shí)放電量指示80%，由試品放電量為500×80%＝400PC。
若此時(shí)試品放電量小于10%：
a. 應(yīng)將放大器粗調(diào)由“3”檔改至“4”檔，此時(shí)放電量表100%則表示5PC，假如此時(shí)放電量表指示80%，則試品視在放電量為5×80%＝4PC。
b.將儀器面板上對(duì)數(shù)、線性開關(guān)切換至對(duì)數(shù)位置，因?qū)?shù)刻度10%以下分辨率高，可直接讀出對(duì)數(shù)刻度。
旋轉(zhuǎn)“橢圓旋轉(zhuǎn)”開關(guān)使橢圓轉(zhuǎn)到預(yù)期的放電*利于觀察之處。通常這個(gè)位置是零標(biāo)脈沖分別處于橢圓上部左側(cè)及下部右側(cè)之處。連續(xù)升高電壓，注意**次出現(xiàn)持續(xù)放電，當(dāng)放電量超過規(guī)定的*低值時(shí)的電壓即為局部放電起始電壓。
若有干信號(hào)在放電脈沖附近，可以用窗寬和窗位置將干信號(hào)擾拒之窗外，即合擾窗開關(guān)，用一個(gè)或兩個(gè)時(shí)間窗并用窗寬、窗位置來改變橢圓上加亮區(qū)域的寬度與位置，使其避開干擾脈沖，這樣，放電量表的指示值只表示放電脈沖的大小，而不表示干擾信號(hào)的值，另外也可以改變頻帶的方法來提高抗干擾能力。
注：如需判斷放電相位，接上合適的電阻分壓器，取得10V左右的零標(biāo)電壓，緩緩升高試驗(yàn)電壓，橢圓上將出現(xiàn)兩個(gè)零標(biāo)志脈沖，通過零標(biāo)志可判別放電的相位，如圖所示：