国产裸体美女永久免费无遮挡-91在线精品视频-91影院在线观看-欧美福利电影-久操av在线-精品无码久久久久-在线免费观看成人-亚洲色图清纯唯美-a视频免费观看-制服丝袜天堂-成人午夜淫片免费观看-日韩天堂在线观看-美女扒开双腿-久久色在线观看-下载黄色小视频-俺来也最新网址-天天网站-国产人妻精品一区二区三-麻豆传媒网页-国产天天综合-久久免费少妇高潮99精品-成人在线激情网-日本不卡一区在线-91麻豆福利视频-在线视频毛片-日韩精品一区二区在线视频-精品无码国产污污污免费-强行拔套中出佐佐木明希-尤物av在线播放-女人黄色网

歡迎來到北京康高特 - 只為給你更好的測試體驗,只為讓我們成為更好的自己! English 中文

telphone

電纜局放與開關柜局放的區別:檢測方法與儀器配置要點

來源:北京康高特儀器設備有限公司 發布時間:2026-09-02 11:05:58 作者: 瀏覽次數:8911次 分類:技術文章

文章概述: 電纜局放與開關柜局放雖然名稱相同,檢測方法與儀器配置卻幾乎沒有重合。電纜沿長度分布,金屬屏蔽與接地線為放電脈沖電流提供了確定的流通路徑,因此既能在停電后加壓定量,也能在運行時用高頻電流法巡檢定位,標準鏈條從產品標準一直鋪到帶電檢測導則,判據以可校準的視在電荷量為核心。開關柜在有限空間內高度集成,信號只能從電磁泄漏、殼體暫態電壓與聲振動三條路徑旁證,判據寫在檢修試驗規程里,是定性要求加上橫向與縱向比較。本文按這一分界展開:先說明兩類設備在缺陷形態、信號通道與能否加壓上的差異,再分別梳理電纜側與開關柜側的標準依據與作業要點,接著解釋視在電荷量、功率電平與分貝之間為什么不能互相換算,*給出按檢測目的而非設備類型配置儀器的具體建議,并說明北京康高特(KGT)自研的四款局放測試儀在兩條路線上的分工。

一、先厘清:兩類設備的局放為什么不能套用同一套方法

1、缺陷的空間分布形態不同

電纜與開關柜雖然都會發生局部放電,但缺陷在空間上的分布形態完全不同,這是兩條檢測路線分岔的物理起點。

電纜是一條沿線延伸的一維分布參數系統。一條十千伏配電電纜線路可能長達數百米甚至數千米,本體、中間接頭、終端頭沿線路依次排開。缺陷可能落在這條線上的任意一點,而且電纜本體自身的絕緣狀態整體上是均勻的,缺陷是“均勻背景上的局部異常”。這種結構帶來一個直接后果:放電產生的脈沖會沿電纜本體及金屬屏蔽層向兩端傳播,傳播過程遵循傳輸線規律,有確定的波速度,因而可以通過時差計算出放電點的位置。定位在電纜上是一件物理上可行、且有標準方法支撐的事。

開關柜則完全不同。它是一臺在有限空間內高度集成的設備,母線室、斷路器室、電纜室、儀表室被金屬隔板分開,內部密布著絕緣子、觸頭、母排、電纜終端、互感器、避雷器等各類部件,形成大量固體—氣體界面、固體—固體界面與懸浮金屬件。缺陷是“集中在柜內的多點可能性”,每兩個部件之間都可能成為放電源,而且不同位置的放電在電磁傳播上彼此遮蔽、相互耦合。這種結構下,信號從放電點傳出來要經過復雜的腔體反射與隔板衰減,到達傳感器時已經很難反推出確定的空間位置。開關柜局放檢測的重心因此落在“有沒有、是什么類型、嚴不嚴重”,而不是“落點在哪一厘米”。

2、信號能走出來的通道不同

放電發生時伴隨的物理現象是同一批:電荷轉移、電磁輻射、聲波、光、發熱與化學產物。但電纜與開關柜在結構上決定性地影響了這些信號能否被采集到。

電纜有連續的金屬屏蔽層與接地線,為放電脈沖電流提供了一條可以確定的流通路徑。放電脈沖電流會沿屏蔽層與接地線向兩端傳播,在金屬屏蔽連續的中段,屏蔽層本身即為通路,直接套裝高頻電流互感器便可拾取信號。需要注意的是,接地線對高頻電流并非理想導體:DL/T 2324-2021 的資料性附錄在解釋電容耦合型傳感器原理時便指出,電纜終端處數米長的接地線對高頻局放電流具有相當的阻抗,需要在金屬尾管與構架之間用電容臂跨接,為高頻脈沖電流建立一條外部通路,再用高頻電流互感器在該通路上拾取信號。這條可確定的流通路徑,是電纜局放檢測能夠做到定量與定位的物理基礎。

開關柜有完整的金屬外殼。這層外殼對外部低頻電磁干擾是很好的屏蔽,本該有利于檢測,但問題是它同時也把內部放電產生的電磁波關在了柜內。特高頻信號只能通過柜體的縫隙、觀察窗、電纜進出線孔洞泄漏出來,泄漏強度對柜體結構極其敏感。與此同時,放電脈沖電流會經柜體接地回路入地,并在外殼金屬表面因趨膚效應與縫隙處的電流轉移產生暫態對地電壓,這一路信號構成了地電波法的物理基礎。放電產生的機械振動則會通過固體與空氣傳到柜體上,構成超聲法的物理基礎。

換句話說,電纜側有一條“從放電點到傳感器”的確定性導體通道,開關柜側沒有這樣的通道,只能分別從電磁泄漏、殼體暫態電壓與聲振動三條彼此獨立的路徑旁證。

3、能否加壓,決定了兩條技術路線的分岔

這是區分兩類設備檢測策略的關鍵變量。

電纜可以在停電后從一端施加試驗電壓。但長電纜的電容量不可忽略,若直接用工頻電源加壓,所需的電源容量在現場往往難以滿足,這正是振蕩波方法被引入現場作業的原因:先用直流或交流激勵把電纜充電到設定電壓,再通過固體開關閉合使其與諧振電感構成回路,在幾十赫茲到數百赫茲的頻率上產生衰減振蕩電壓,用遠小于工頻試驗所需的電源容量把電纜加到接近甚至高于運行電壓的水平,從而激發出運行工況下的放電。這意味著電纜局放檢測既有“停電加壓定量”的可能,也有“運行中帶電巡檢”的可能,兩條路都走得通,標準也都作了規定。

開關柜做不到這一點。柜內帶電體與接地外殼之間的間隙小、絕緣結構復雜,外施試驗電壓會同時考驗所有部件的絕緣,無法針對某個可疑缺陷單獨加壓;而且現場為整柜施加高壓試驗電壓需要大量拆線與安全隔離,實際上很少這樣做。因此開關柜的局放檢測幾乎全部在運行電壓下進行,檢測的是運行工況下的放電活動。運行電壓不可調,意味著測不到局放起始電壓與熄滅電壓這類依賴升壓過程的參量,只能測“這個電壓下有沒有放電、放電有多強”。

這一個變量,直接造成了后面所有的判據差異:電纜可以給出“在 1.73U0 下放電量不超過某個 pC 值”這類有明確試驗條件的定量判據,開關柜只能給出“帶電運行條件下應無明顯放電信號”這類定性判據。

4、標準體系的形態也不同

電纜側形成了一條從產品標準、試驗方法標準、測量系統標準、測試方法標準到帶電檢測導則的完整鏈條,各層之間的引用關系清晰,判據貫穿始終。開關柜側則是另一幅圖景:儀器類的產品標準齊備,但方法層級的依據主要落在檢修試驗規程里,判據以定性表述為主。

這不是標準編制的疏漏,而是上面三條物理差異的必然結果。后面兩節分別展開。

二、電纜側:一條完整的標準鏈,從出廠試驗到現場診斷

1、鏈條的構成

電纜局放檢測可用的依據大致分四層。底層是試驗方法標準,即 GB/T 3048.12《電線電纜電性能試驗方法 第十二部分:局部放電試驗》,規定電纜這一特定對象上局放試驗怎么做。第二層是產品標準,即 GB/T 12706.2-2020《額定電壓 1kV(Um=1.2kV)到 35kV(Um=40.5kV)擠包絕緣電力電纜及附件 第二部分:額定電壓 6kV(Um=7.2kV)到 30kV(Um=36kV)電纜》這類文件,以及更高電壓等級對應的產品標準,規定成品電纜局放試驗的加壓程序與合格判據。第三層是現場試驗的測量系統與方法標準,即 DL/T 1575-2016《6kV~35kV 電纜振蕩波局部放電測量系統》與 DL/T 1576-2016《6kV~35kV 電纜振蕩波局部放電測試方法》,解決電纜敷設安裝之后如何在現場施加試驗電壓并測量定位。第四層是運行中的帶電檢測導則,即 DL/T 2324-2021《高壓電纜高頻局部放電帶電檢測技術導則》,解決不停電條件下如何巡檢與診斷。

這四層并不是彼此替代的關系,而是覆蓋了電纜生命周期的四個階段:出廠與型式試驗、安裝后交接、投運初期帶電檢測、運行期巡檢。理解這一點,可以避免用錯階段的判據。

2、GB/T 3048.12 的版本更新與適用邊界

GB/T 3048.12 在 2025 年完成了更新。GB/T 3048.12-2025 于 2025 年 10 月 5 日發布,2026 年 5 月 1 日實施,全部代替 GB/T 3048.12-2007。該標準修改采用 IEC 60885-3:2015,由全國電線電纜標準化技術委員會歸口。

這里有一條必須講清的適用范圍邊界。GB/T 3048.12-2025 的適用范圍原文表述為:適用于測量不同長度擠包絕緣電力電纜的局部放電,本文件不適用于電纜系統安裝后的局部放電測量。

這一句話劃出了清晰的分工:這份標準管的是電纜本體作為產品在試驗室條件下的局放試驗,一旦電纜敷設完成、附件安裝完畢形成電纜系統,其局放測量便不在該標準的適用范圍之內,需要轉由振蕩波或高頻電流法等其他方法承擔。實際工作中常見的錯誤,是拿著 GB/T 3048.12 規定的試驗條件去要求現場已投運電纜線路的測試,這在標準適用上是不成立的。

3、產品標準給出的判據:1.73U0 與 5pC

成品電纜的局放試驗判據寫在產品標準里。以 GB/T 12706.2-2020《額定電壓 1kV 到 35kV 擠包絕緣電力電纜及附件 第二部分:額定電壓 6kV 到 30kV 電纜》為例,其局部放電試驗條款規定:應按 GB/T 3048.12 進行局部放電試驗,試驗靈敏度應為 5pC 或更優;三芯電纜的所有絕緣線芯都應試驗,電壓施加于每一根導體和金屬屏蔽之間;試驗電壓逐漸升高到 2U0 并保持 10 秒,然后緩慢降到 1.73U0;在 1.73U0 下,應無任何由被試電纜產生的超過聲明試驗靈敏度的可檢測到的放電。

這段條文里有兩個要點值得拆解。一個是試驗程序的先高后低:先升到 2U0 保持十秒,再降到 1.73U0 作測量。這樣安排的目的是讓試驗電壓經歷一次高于測量電壓的過程,避免測量電壓本身成為起始放電的觸發條件,使測量結果落在穩定區間。另一個是判據的表述方式:標準沒有規定一個統一的放電量限值,而是規定“不應有超過聲明試驗靈敏度的可檢測到的放電”。這等于說,判據與試驗回路實際達到的靈敏度綁定,靈敏度聲明為 5pC,判據便是在 1.73U0 下不應檢出超過 5pC 的放電。標準同時加注說明,被試電纜的任何放電都可能有害。

這種“與聲明靈敏度綁定”的寫法,正是局放測量作為約定量的體現,也是校準必須先行完成的原因。

4、安裝后現場停電試驗:振蕩波電壓法

電纜敷設安裝之后要做交接試驗,此時不能照搬工頻耐壓加局放的方案,原因是長電纜在工頻下的電容電流很大,試驗電源容量難以滿足現場條件。振蕩波電壓法正是在這一約束下發展起來的技術路線。

其原理并不復雜:先用直流電源或交流電源把電纜充電到設定的試驗電壓,再通過固體開關的閉合使電纜與諧振電感構成回路,在電纜上產生一個頻率在數十赫茲到數百赫茲之間、幅值按指數規律衰減的振蕩電壓。這個振蕩電壓在衰減過程中的若干個周期里,幅值仍維持在足夠高的水平,可以在接近運行電壓的條件下激發并測量放電,同時對電纜本身的絕緣損傷遠小于直流耐壓。

DL/T 1575-2016 與 DL/T 1576-2016 是這項技術的兩份配套標準,前者規范測量系統本身,后者規范測試方法。兩份標準同日發布,均為 2016 年 2 月 5 日發布、2016 年 7 月 1 日實施,現行有效。

5、振蕩波測量系統的技術要求:DL/T 1575-2016

這份標準對系統的規定相當具體,選型時可以直接對標。

系統組成方面,標準按激勵電源把系統分為直流激勵式與交流激勵式兩種。使用條件規定為環境溫度零下十攝氏度到零上四十攝氏度、相對濕度不超過百分之八十五(二十五攝氏度時)、海拔不超過一千米。

激勵電源部分,直流激勵式要求試驗電壓峰值不低于電纜額定相電壓的 2 倍,且連續可調,在滿量程試驗電壓下的充電電流不小于 8 毫安;交流激勵式要求試驗電壓有效值不低于電纜額定相電壓的 2 倍。可測電纜電容量范圍規定為 0.08 微法到 2 微法,這一條直接決定了系統能覆蓋多長的電纜——選型時須先估算被試電纜的電容量是否落在這個區間內,超出范圍的系統要么充不上電,要么諧振頻率落在規定頻帶之外。

局放測量性能部分,量程規定為 20pC 到 20nC,擋位分 20nC、10nC、5nC、1nC、500pC、100pC、50pC、20pC 八擋;各擋位測量誤差不超過該擋位量程的正負百分之十;測量頻帶應符合 GB/T 7354-2018中 4.3.4 的要求;在屏蔽實驗室條件下測量靈敏度應優于 20pC。定位性能部分,定位頻帶至少應包含 150kHz 到 20MHz,定位精度應達到測量長度的 1%。

振蕩電壓波形部分,頻率規定為 30Hz 到 500Hz,波峰呈指數規律衰減,連續 8 個周期內幅值衰減不超過峰值的 50%;電壓峰值測量誤差不超過 3%。校準器應符合 DL/T 356-2010 中 5.6 的要求。補償電容器的電容量宜不小于 150nF(允許偏差正負百分之五),且在滿量程試驗電壓下自身局放量不超過 1pC。軟件應具備電荷量校準、試驗電壓控制與測量、局放測量及定位功能。外殼防護等級規定為 IP51。

這些條款組合起來,勾勒出一套可用的現場振蕩波系統應當具備的能力邊界。值得注意的是定位頻帶 150kHz 到 20MHz 這一條:頻帶越寬,脈沖上升沿保留得越完整,時差定位的分辨率越高,這是定位精度能夠達到測量長度 1% 的物理前提。

6、振蕩波測試方法:DL/T 1576-2016

方法標準解決的是“拿到系統之后怎么測、測完怎么判”。該標準適用于額定電壓 6kV 到 35kV 的電纜線路振蕩波局放測試,內容包括振蕩波局放測量系統及輔助設備、測試要求、測試步驟、測試結果及處理建議,另有四個資料性附錄:附錄 A 給出用時域反射法計算電纜中間接頭位置的方法,附錄 B 說明配電電纜中局部放電的傳播及檢測,附錄 C 給出典型缺陷的局放時域脈沖圖,附錄 D 給出典型缺陷的局放案例分析。

附錄 A 的存在很能說明電纜局放檢測的特點:電纜有確定的幾何長度與波速度,因而可以獨立測出線路長度與接頭位置,再用這個幾何信息去校驗局放定位結果。這種“幾何可測量”的優勢是開關柜不具備的。

7、運行中的帶電檢測:DL/T 2324-2021

電纜投運之后,不必每次都停電加壓。DL/T 2324-2021《高壓電纜高頻局部放電帶電檢測技術導則》規定了用高頻電流法在運行電壓下檢測高壓電纜局放的要求。該標準于 2021 年 12 月 22 日發布、2022 年 3 月 22 日實施,由全國電力設備狀態維修與在線監測標準化技術委員會歸口,文本說明其為初版發布。

適用范圍是額定電壓 110(66)kV 到 500kV 交流電纜的高頻法局放帶電檢測,35kV 及以下電壓等級交流單芯電纜參照執行。標準把局部放電高頻電流檢測法定義為在 3MHz 到 30MHz 頻段或附近頻段,對局放脈沖電流信號進行采集、分析、判斷,實現局放檢測和定位的方法。

檢測要求部分,環境溫度為負二十攝氏度到正五十攝氏度,相對濕度從 5% 起、以不出現冷凝為上限條件。裝置由傳感器、信號調理單元、采集處理單元和分析軟件組成,主要性能除應滿足 DL/T 846.4 外,還應包括測試誤差、測試范圍、采樣頻率等要求。

裝置分為巡檢型與診斷型兩檔,這一劃分對選型很有借鑒意義。巡檢型裝置應當能夠采集與被測設備運行電壓同頻率的同步相位信號,具備干擾抑制功能,具備檢測數據的現場存儲與導出功能,具備信號幅值、參考相位等結果顯示功能并顯示相位分辨局放圖譜與相位分辨脈沖序列圖譜;宜具備 3 路及以上高頻電流信號同步檢測功能;宜具備 6 小時以上續航能力。診斷型裝置在此基礎上還須具備多源分離功能,能顯示時域波形圖、頻域特性圖以及脈沖時頻域圖譜,并應具備缺陷類型識別及嚴重程度判斷功能,宜具備缺陷定位功能。

檢測周期方面,標準要求電纜交接試驗時或投運后一個月內應開展一次局放帶電檢測;對運行環境差、設備陳舊及有缺陷的設備應適當增加檢測次數;安裝了局放在線監測的電纜系統可適當延長檢測周期。

檢測步驟里有兩條操作性很強的規定。一條是干擾抑制:測試前把儀器調節到適當量程,測量空間干擾信號并記錄;對具備觸發電平設置功能的儀器,觸發電平一般設為 2 倍的背景噪聲,連續檢測時間宜在 1 分鐘到 5 分鐘之間。另一條是診斷分析:對異常信號,可使用診斷型儀器作進一步診斷分析,也可結合其他檢測方法綜合分析,執行時參照 GB/T 3048.12 與 GB/T 7354。

定位方法是這份標準的技術核心。相別判斷上,對交叉互聯電纜系統,若檢測到局放信號且某一相極性與其余兩相相反,可判斷局放信號位于該相。位置判斷上,可通過比較各電纜附件測得的信號幅值和頻率來推斷,一般距離放電點越近,幅值越高、時域波形越陡、信號中高頻分量越豐富;也可在電纜本體上接入兩只高頻電流傳感器且保持方向一致,若兩路信號極性相同,說明放電源位于兩只傳感器范圍之外,若極性相反,說明放電源位于兩者之間,此時通過計算兩路信號時延定位放電點。按時間同步方式,定位方法分為光纖同步測量法與雙端異步時間補償法兩種。

8、兩條路徑如何配合

振蕩波停電試驗與高頻電流法帶電檢測不是二選一的關系,而是覆蓋不同需求的兩個層次。

振蕩波試驗的價值在于“定量”與“主動”:可以人為設定試驗電壓,觀察放電隨電壓的變化,測出局放起始電壓與熄滅電壓,給出可與歷史數據、與同型設備比較的放電量數值,并且能在外加激勵下把微弱缺陷激發出來。代價是需要停電、需要拆線、被試電纜電容量須落在系統能力范圍內。

高頻電流法帶電檢測的價值在于“頻繁”與“在線”:不需要停電,可以在投運初期建立基線,在運行期反復復測跟蹤趨勢,對交叉互聯等復雜接地方式也能定位。局限在于測到的是運行電壓下的放電活動,測不到起始與熄滅電壓,放電量的量值受傳感器安裝位置與耦合方式影響,可比性弱于停電試驗。

合理的作業安排通常是:投運初期用帶電檢測建立基線,運行期定期帶電巡檢跟蹤趨勢,發現異常或趨勢惡化時安排停電振蕩波試驗作定量診斷與定位,處理后再用帶電檢測驗證效果。

三、開關柜側:沒有 pC 判據,靠多模互證與比較

1、標準體系的實際形態

開關柜局放帶電檢測的依據,與電纜側呈現明顯不同的形態。

儀器層級有完整的產品標準。DL/T 846.10-2016《高電壓測試設備通用技術條件 第十部分:暫態地電壓局部放電檢測儀》與 DL/T 846.11-2016《高電壓測試設備通用技術條件 第十一部分:特高頻局部放電檢測儀》均于 2016 年 12 月 5 日發布、2017 年 5 月 1 日實施,現行有效,由全國高電壓試驗技術標準化分技術委員會歸口。其中特高頻部分明確規定適用于測量頻率范圍在 300MHz 到 3GHz 的特高頻局部放電檢測儀的生產、使用和檢驗。超聲層級有 DL/T 1416-2015《超聲波法局部放電測試儀通用技術條件》,2015 年 4 月 2 日發布、2015 年 9 月 1 日實施,由全國高電壓試驗技術標準化分技術委員會歸口。脈沖電流法層級有 DL/T 846.4-2016《高電壓測試設備通用技術條件 第四部分:脈沖電流法局部放電測量儀》,2016 年 12 月 5 日發布、2017 年 5 月 1 日實施,代替此前的 2004 版,適用于測量頻率在 10kHz 到 500kHz 范圍的脈沖電流法局放測量儀。

方法層級的依據則不像電纜側那樣集中在一兩份專門的導則里。現場怎么做、多久做一次、測到什么程度需要處理,主要寫在檢修試驗規程中,而規程對開關柜給出的是周期與定性判據,未給出以視在電荷量表述的限值。

2、檢修規程給出的周期與判據

DL/T 393-2021《輸變電設備狀態檢修試驗規程》于 2021 年 12 月 22 日發布、2022 年 3 月 22 日實施,全部代替 DL/T 393-2010,由全國電力設備狀態維修與在線監測標準化技術委員會歸口。這一版的交流部分新增了高壓開關柜的相關內容,為開關柜的狀態檢修提供了依據。

南方電網的 Q/CSG1206007-2017《電力設備檢修試驗規程》給出了更具體的周期與判據。對高壓開關柜,該規程把“運行中局部放電測試”列為 C2 與 B2 兩類項目:C2 在 I、II 級管控級別下觸發;B2 規定每半年 1 次或以上,歷史數據良好的可適當延長至一年 1 次。判定要求是“應無明顯局部放電信號”,并在括號中注明具備條件者可采用特高頻法、超聲波法、地電波法等方法進行。

同一份規程對橡塑絕緣電力電纜及附件的局放試驗則給出另一套表述:按 GB/T 3048.12 的要求進行,應無明顯局部放電信號;脈沖電流法不大于 50pC,且與交接試驗數據比較不應有明顯增長。周期上,110kV 為投運后 3 年內 1 次、運行 20 年后每 6 年 1 次;220kV 為投運后 3 年內 1 次、之后每 6 年 1 次;500kV 為每 3 年 1 次。

把這兩段并排看,差別一目了然:電纜條目有明確的引用方法標準與 50pC 的數值判據,開關柜條目只有“應無明顯局部放電信號”這一句定性要求,加上一句方法可選的括注。

3、地電波法的位置與邊界

地電波法(亦稱暫態地電壓法)檢測的是放電脈沖電流在開關柜金屬外殼上產生的暫態對地電壓。放電產生的電磁波在柜內傳播時,由于趨膚效應,電流波會在金屬外殼的斷開處或絕緣連接處轉移到外表面,在殼體上形成暫態電壓,用貼裝在柜體表面的電容耦合傳感器即可拾取。

這種方法的優勢是安裝便捷,傳感器貼裝即可,無需停電,也不需要柜體開孔。局限同樣明顯:信號幅值既取決于放電量,也取決于放電點位置、柜體內部結構與縫隙大小,傳播路徑的衰減無法標定,因此讀到的數值不能換算成放電量。同一放電源在柜體不同位置測到的幅值可以相差很大。

4、特高頻法的位置與邊界

特高頻法檢測的是放電產生的電磁輻射,頻段在 300MHz 到 3GHz。這一頻段的信號波長短,可以從柜體的縫隙、觀察窗與電纜進出線孔洞泄漏出來,用天線接收。相比低頻段,特高頻段受現場的工頻與低頻電磁干擾影響小,信噪比好。

其局限在于對柜體結構敏感。全金屬密封、沒有絕緣觀察窗的柜型,外置傳感器幾乎接收不到有效信號;要獲得可靠數據往往需要內置傳感器,而內置安裝需要停電開窗。因此方法本身可行與否,取決于柜型,這一點在制定檢測方案時必須先確認。

5、超聲波法的位置與邊界

超聲波法檢測的是放電引起的機械振動,通過貼裝在柜體上的壓電傳感器拾取。它的突出特點是不受電磁干擾影響,現場的各種無線電信號、電機啟停都不會干擾讀數,因此在電磁環境復雜的場合有獨特價值,也常用于對電測法發現的異常作交叉驗證與空間查找。

局限在于聲波在傳播中衰減快,對柜內深部的氣隙放電與懸浮電位放電不敏感,且容易受現場機械振動與噪聲干擾。因此它通常作為輔助通道與其他方法配合使用,單獨使用時漏檢風險較大。

6、為什么判據只能寫成定性表述

把上面三條合起來,開關柜判據之所以難以給出 pC 量級的統一限值,原因并不神秘。

其一,三條通道讀到的都是經過未知衰減的相對量,從柜外的讀數反推柜內的放電量,中間缺少可標定的傳遞函數。其二,柜內結構千差萬別,同一放電量在不同柜型、不同位置的讀數不具備可比性,統一限值沒有物理基礎。其三,檢測在運行電壓下進行,電壓不可調,測不到起始與熄滅這類用于判斷缺陷性質的參量。

因此規程把判據寫成“應無明顯局部放電信號”,并把具體方法與閾值留給使用單位根據自身設備情況與歷史數據確定。這不是標準不嚴謹,而是對被測量性質的如實反映。

7、橫向比較與縱向比較

既然單次的量值難以直接評判,判讀便轉向比較,這是開關柜局放檢測的基本方法,也是現場實踐中有效性的主要來源。

縱向比較是對同一臺設備、同一測點在不同時間的數據作比較,觀察幅值、頻次與相位分布特征的變化趨勢。這一條很能說明問題:一次幅值不高的讀數,如果連續幾次測量持續攀升,其診斷價值遠高于一次幅值偏高但長期穩定的讀數。規程之所以要求每半年測一次,正是為了積累可供縱向比較的數據序列。

橫向比較是對同型號、同批次、同運行環境下的一組設備作同期比較,找出明顯高于同組水平的個體。這一條在配電室成排布置的開關柜上尤為有效,因為同一批柜型結構一致,傳播路徑可比,讀數之間的差異主要反映放電強度的差異。

兩種方法都要求測量條件盡量一致:傳感器位置、貼裝壓力、測點編號、環境溫濕度都應固定并作記錄,否則比較便失去基礎。

四、被測量與量綱:pC、dBm、dB 之間為什么不能互相換算

1、pC 是可以在完整回路上校準的約定量

脈沖電流法讀出的是視在電荷量,單位是皮庫。GB/T 7354-2018 把它定義為:對于規定的試驗回路,在很短的時間內注入試品兩端的電荷量,使其引起的測量儀器讀數相當于局放脈沖本身引起的讀數。

這個定義的關鍵在于“對于規定的試驗回路”這一限定。視在電荷量不是放電點真實轉移的電荷,而是用一個已知電荷量在完整試驗回路上復現同樣讀數得到的等效值。它之所以可用,是因為校準可以在整套回路上完成:把標準校準器接在試品兩端注入已知電荷,讀出儀器響應,建立起讀數與電荷量的對應關系。校準的對象是整套回路,包括試品電容、耦合電容器、測量阻抗與儀器本身。

正因為有這條校準鏈,pC 讀數才具備可溯源性與可比性,產品標準才敢把它寫成判據。GB/T 7354-2018 的規范性附錄 B 專門用于規定校準器的性能試驗,JJF 1616-2017《脈沖電流法局部放電測試儀校準規范》則規定了測量頻率在 10kHz 到 500kHz 的脈沖電流法局放測試儀的校準方法,該規范 2017 年 2 月 28 日發布、2017 年 5 月 28 日實施。

2、dBm 是功率電平,讀到的是天線耦合到的能量

特高頻法讀出的單位通常是 dBm,即以 1 毫瓦為參考的功率電平對數值。它反映的是傳感器天線在特定頻點上從空間電磁場中耦合到的功率,與放電量之間沒有固定的比例關系。

影響這個讀數的因素包括:放電脈沖的頻譜分布、放電點到傳感器的空間路徑、傳播途中的反射與衰減、天線增益與方向性、接收帶寬。這些因素在不同現場條件下各不相同,無法用一個通用系數折算成放電量。

3、dB 是相對量,缺少統一基準

地電波與超聲通道讀出的 dB 值,本質上是以某個參考電平為基準的對數比值。不同廠家選取的參考基準可能不同,同一廠家不同型號的參考基準也可能不同,因此兩臺儀器讀到的 dB 值在沒有共同基準的情況下不能直接比較。

這帶來一條實用的現場紀律:跟蹤同一臺設備的狀態時,應當固定使用同一臺儀器、同一種傳感器、同一個測點,中途更換設備時應作一次平行比對,把新舊數據接起來。

4、超聲波的量值受傳播路徑支配

超聲通道的讀數受傳播路徑衰減的支配程度比其他通道更甚。聲波在金屬中與在空氣中的傳播特性差別很大,從放電點到柜體表面要經過氣體、固體與界面的多次轉換,衰減與頻率密切相關。因此超聲讀數對傳感器貼裝位置與耦合狀態極其敏感,貼裝壓力稍有變化讀數便可能明顯波動。

5、這條差異帶來的直接后果

綜合上面四條,可以得出一條明確的結論:不同方法讀到的數值,量綱不同、基準不同、傳遞路徑不同,彼此之間不存在通用的換算關系。這個結論有直接的實踐意義。

其一,不能用一臺儀器的讀數去評判另一臺儀器的讀數。其二,不能把某個方法上總結出的閾值套用到另一種方法上。其三,跨方法的數據只有在同一臺設備上作定性印證時才有意義,比如特高頻發現異常、超聲在同位置附近也能測到,這樣的互證是有價值的;但把兩者的數值作算術比較沒有意義。其四,停電定量診斷與帶電巡檢的定位必須分清:前者給出可溯源的放電量,后者給出相對強度與位置,兩者互補而非互相校驗。

GB/T 42287-2022《高電壓試驗技術 電磁和聲學法測量局部放電》等同采用 IEC TS 62478:2016,同時覆蓋特高頻與超聲兩種非電量測法,為這類方法提供了方法層的依據,但它同樣不提供向 pC 折算的換算關系。

五、儀器配置要點:按檢測目的配,而不是按設備類型配

1、先分清是普查還是診斷

配置儀器的入手處不是選通道數量,而是明確作業目的。巡檢型作業面對的是大量設備,需要在有限時間內覆蓋盡可能多的測點,核心需求是輕便、續航長、操作快、數據可存儲導出,能發現異常即可。診斷型作業面對的是已經發現異常的具體設備,核心需求是信號保真度高、分析功能全、能作定位與類型識別,重量與體積是次要考慮。

這兩類需求對儀器的要求差別很大,用一臺巡檢型設備去作診斷分析會受限于分析功能,用一臺診斷型設備去做大面積普查則效率低下。DL/T 2324-2021 把裝置明確分為巡檢型與診斷型兩檔,正是基于這一區分。

2、電纜停電定量診斷的配置

這類作業需要的是一套完整的試驗與測量組合,而不是一臺單獨的儀器。構成包括:能覆蓋被試電纜電容量的激勵電源、諧振或補償部件、局放測量與定位單元、校準器。

選型時須核對幾個硬指標。可測電纜電容量范圍必須覆蓋被試線路,超出范圍則無法完成充電或諧振。試驗電壓峰值應不低于電纜額定相電壓的 2 倍并連續可調。局放量量程與靈敏度應滿足判定要求,參照 DL/T 1575-2016 的規定,量程覆蓋 20pC 到 20nC、屏蔽條件下靈敏度優于 20pC 是基本要求。定位頻帶至少應包含 150kHz 到 20MHz。軟件須具備電荷量校準、試驗電壓控制與測量、局放測量及定位功能。校準器是必配項,沒有校準器便無法建立 pC 讀數的溯源性,測到的數值沒有判據意義。

北京康高特(KGT)自研的孟德超低頻局放測試儀面向的便是這一類作業。該儀器的局放檢測范圍為 0.1pC 到 10000pC,定位距離覆蓋 0.1m 到 1000m,定位精度不超過測試距離的 1%(電纜)與 5 毫米(電機定子繞組),分辨率達 0.1pC 與 0.1m,采用 14 位采集,帶 T-Fmap 時頻分析圖譜與頻譜選頻功能(1kHz 到 10MHz 可調),主機重量不超過 15 千克,帶防護箱時防護等級為 IP67。其設計上的一個特點是可以配合超低頻、工頻或串聯諧振電壓源使用,同一套測量單元能夠適配不同的激勵方式,因而在電纜、電機、電容器、絕緣材料與功率模塊等不同對象上都能承擔停電定量診斷任務。

3、電纜帶電巡檢的配置

這類作業參照 DL/T 2324-2021 的裝置要求來配更穩妥。巡檢型裝置應當能采集運行電壓同頻的同步相位信號,這一點是相位分辨圖譜能夠繪制的前提,沒有同步信號便無法判斷放電相位,因而無法區分內部放電與外部干擾。裝置應具備干擾抑制功能、數據現場存儲與導出功能,能顯示信號幅值、參考相位以及相位分辨局放圖譜與相位分辨脈沖序列圖譜。通道數方面宜具備 3 路及以上高頻電流信號同步檢測能力,因為同一電纜附件的三相信號需要同期比較才能判斷干擾與真實放電。續航宜在 6 小時以上,以適應連續巡檢作業。

北京康高特(KGT)自研的子龍高頻局放測試儀在這一類作業中的定位是便攜式定量檢測。該儀器采樣率達 2GS/s,測量帶寬覆蓋 10kHz 到 100MHz,局放量量程為 0.1pC 到 10000pC,測量誤差不超過正負百分之五,檢測靈敏度達 0.05pC,定位誤差不超過 0.5 米,整機重量 2.5 千克,設計依據涵蓋 IEC 60270、GB/T 7354 與 DL/T 846。較寬的量程與較高的采樣率使其既能承擔巡檢,也能在發現異常后轉入較深入的分析。

4、開關柜帶電普測的配置

開關柜作業的特點是測點極多、單柜作業時間短、需要頻繁在柜間移動,因此配置要點與電纜側明顯不同。

通道配置上應當覆蓋多個物理量。單一通道的漏檢風險大:地電波對柜內深部缺陷不敏感,特高頻受柜體密封結構限制,超聲對內部氣隙放電不敏感,三者各有所長也各有盲區。具備多通道同步采集能力的儀器可以在一次貼裝中同時獲得多路數據,用互證的方式降低誤報與漏檢,這一做法在配網開關柜普測中已得到較為廣泛的應用。

同步與級聯是被低估的一項能力。配電室內的開關柜成排布置,逐柜測量時若能保持相位同步,數據之間便具備可比性,橫向比較才有意義。能夠多臺設備級聯、由一臺主機統一協調的布置方式,可以在不停電條件下完成整個配電室的多點同步采集,效率與數據質量都優于逐臺單測。

環境適應性方面,配電室環境通常較為惡劣,儀器應能在較寬的溫度與濕度范圍內穩定工作。

北京康高特(KGT)自研的金吒手持式多功能局放測試儀面向的便是這一類作業。該儀器設有特高頻、高頻、超聲與地電波四類通道:特高頻通道頻段為 300MHz 到 1500MHz,電平范圍負八十到負五 dBm;高頻通道頻段為 0.1MHz 到 20MHz,傳輸阻抗大于 10 毫伏每毫安;超聲通道接觸式頻段為 20kHz 到 300kHz、非接觸式為 40kHz(允許偏差正負 1kHz),動態范圍 70dB;地電波通道頻段為 3MHz 到 100MHz,動態范圍 70dB。同步方式上支持內同步(20Hz 到 350Hz,分辨率 0.01Hz)與無線同步(不超過 50 米)。供電為 18.5 瓦時鋰電池,續航 8 小時;工作環境為零下二十攝氏度到正四十五攝氏度、相對濕度不超過百分之九十五。據其產品資料,該儀器符合 Q/CSG1206007-2017 對開關柜運行局放檢測的要求,并支持通過手機軟件級聯多臺設備,實現配電室多點分布式同步檢測。

需要說明的是,金吒的特高頻通道頻段落在 DL/T 846.11-2016 所規范的 300MHz 到 3GHz 區間內,地電波通道屬于 DL/T 846.10-2016 所規范的暫態地電壓局部放電檢測儀范疇,兩類通道的儀器層依據都是清楚的。

北京康高特(KGT)自研的哪吒多功能局放測試儀采用與金吒一致的多通道配置,并增加了顯示屏與更完整的人機交互,適用對象除開關柜與環網柜外,還包括變壓器、氣體絕緣組合電器與氣體絕緣輸電線路的局放在線監測,以及高壓電纜的狀態評估。對于同時承擔變電站與配電室檢測任務的班組,一臺設備覆蓋多種對象可以減少攜帶與培訓投入。

5、容易被忽略的三項配置

其一是校準器。無論哪一類型號,沒有定期校準的儀器讀出的數值都只有相對意義。脈沖電流法儀器有 JJF 1616-2017 可依,非電測法的儀器也應按廠家規定的周期與方法作功能核查。采購時應把校準器與校準服務一并納入考慮,而不是只買主機。

第二項是同步方式。相位信息是局放診斷中區分真實放電與外部干擾的關鍵依據,沒有相位便無法作模式識別。同步取法有內同步、有線外同步與無線同步幾種,各有適用條件:內同步要求儀器能感知運行電壓頻率,有線外同步需要接入電壓互感器二次側或從鄰近的電流回路取信號,無線同步則依賴現場通信條件。選型時應結合現場條件確認同步方案可行,而不是等到現場才發現取不到相位。

第三項是防護等級與續航。DL/T 1575-2016 對振蕩波系統規定外殼防護等級為 IP51,DL/T 2324-2021 對巡檢型裝置建議續航 6 小時以上。這兩項在采購時容易被當作次要參數,但在連續作業與戶外環境下,它們直接決定當天能不能把活干完。

6、四款自研儀器的分工

把上面幾節合起來看,北京康高特(KGT)自研的四款局放測試儀在作業鏈上的分工是清楚的:孟德承擔停電條件下的定量診斷與長距離定位,可配多種激勵電源;子龍承擔便攜式的高頻定量檢測與定位,兼顧巡檢與診斷;金吒承擔開關柜與環網柜的帶電多模普測,支持多機級聯;哪吒在多通道基礎上擴展了在線監測與多對象適應能力。

四者在方法論上的分界與前面幾節講的兩條技術路線是一致的:面向電纜與需要 pC 定量判據的作業,落在孟德與子龍一側;面向開關柜與需要多模互證比較的作業,落在金吒與哪吒一側。按這個分界去配,不會把儀器選錯場景。

六、現場作業中的幾個常見誤區

1、把開關柜的閾值套到電纜上

開關柜側的判讀基于相對量與比較,電纜側的判讀基于可校準的視在電荷量與規定的試驗電壓。把在開關柜上總結出的地電波或特高頻閾值套到電纜線路上,或者反過來用電纜的 50pC 判據去要求開關柜的帶電測試結果,都是把不同量綱、不同試驗條件的數值混為一談。前者會得出沒有依據的合格或不合格結論,后者則在方法上根本不成立。

2、把電纜的振蕩波判據套到開關柜上

振蕩波試驗判據的成立前提是“在人為施加的、已知幅值的試驗電壓下測量”。開關柜無法施加這樣的電壓,因此凡是需要升壓過程才能得到的參量,如局放起始電壓與熄滅電壓,在開關柜的帶電測試中都不可得。用電纜的試驗流程去要求開關柜檢測,會得出無法執行的方案。

3、忽略背景測量與觸發電平設置

DL/T 2324-2021 明確要求測試前把儀器調節到適當量程、測量空間干擾信號并記錄,觸發電平一般設為 2 倍的背景噪聲。這兩步在作業中常被跳過,直接導致兩種后果:一是把背景干擾當成放電信號,二是觸發電平設得過低導致數據被噪聲淹沒。背景測量不僅應在作業開始時做,在測點環境變化后也應重做。

4、忽略傳感器方向的一致性

DL/T 2324-2021 規定,對同一組電纜終端或接頭測試,高頻電流傳感器的標記方向應與接地線入地電流方向保持統一;對同一回線路的各組終端和接頭,宜保持每個測試點的傳感器類型與安裝方法統一。這條規定的依據是定位判據依賴極性比較:兩只傳感器方向不一致時,極性判斷會完全反過來,定位結論也隨之出錯。這是現場較常出現、后果又直接的錯誤之一。

5、把一次測量結果當作結論

無論電纜還是開關柜,單次測量的信息量都是有限的。開關柜的判讀本身便建立在橫向與縱向比較之上,沒有歷史數據的單次讀數只能作為基線記錄。電纜的帶電檢測同樣需要與交接試驗時或投運初期建立的基線比較才有意義。規程規定投運后一個月內應開展一次檢測,正是為了把這條基線建立起來。現場作業中應當把每次測量的環境、儀器設置、測點位置一并記錄,為后續比較保留條件。

七、常見問題梳理

1、電纜局放能不能在運行中直接測出放電量?

可以測到放電活動,但測到的強度不等同于停電試驗給出的視在電荷量。運行中帶電檢測多用高頻電流法,讀到的是經傳感器耦合與現場傳播路徑影響后的相對量,DL/T 2324-2021 的判讀方法也是以異常與缺陷的分級、以及橫向與縱向比較為主,而不是給出 pC 限值。若需要與產品標準判據對照的定量數據,仍應安排停電試驗。

2、振蕩波試驗能不能完全替代停電工頻耐壓試驗?

兩者的考核目的不同。工頻耐壓考核的是絕緣在規定電壓下的耐受能力,振蕩波試驗的重點是在接近運行電壓的條件下激發并測量放電,同時施加的電壓波形為衰減振蕩,對電纜的作用方式與持續工頻不同。兩項試驗在交接與預防性試驗中各有定位,是否相互替代應依據所執行規程的具體規定確定。

3、開關柜局放檢測為什么不同柜型要換方案?

因為信號能否從柜內傳出來取決于柜體結構。特高頻信號需要從縫隙或觀察窗泄漏,全金屬密封柜型外置傳感器幾乎接收不到有效信號;地電波信號的大小與柜體縫隙、接地方式相關;超聲信號受柜體板材與內部布置影響。同一套方案在不同柜型上的有效性差別很大,制定方案時應先核實柜型與可測點位置。

4、特高頻、地電波、超聲三種方法哪種更好?

三者檢測的物理量不同,不存在通用的優劣排序。特高頻對電磁干擾不敏感但對柜體密封結構有要求;地電波安裝便捷但無法定量;超聲不受電磁干擾、適合空間查找,但對內部深部放電不敏感且易受機械噪聲影響。實踐中多采用多通道同步采集,用互證提高判讀可靠性。

5、儀器讀到的 dB 值能不能換算成 pC?

不能。dB 是以某個參考電平為基準的對數比值,參考基準由廠家自定;pC 是在完整試驗回路上校準得到的視在電荷量。兩者量綱不同、基準不同、傳播路徑不同,不存在通用換算關系。這也意味著不同廠家的 dB 讀數不能直接比較。

6、為什么同一臺開關柜在不同位置測到的數值不一樣?

這是正常現象。地電波與超聲的讀數都受傳播路徑衰減支配,放電點到測點的距離、中間經過的隔板與縫隙、傳感器貼裝狀態都會改變讀數。正因為如此,開關柜的判讀強調固定測點與固定方法的縱向比較,而不是追求一次測到的幅值。

7、電纜局放定位結果的可信度如何判斷?

可以從幾個方面交叉驗證。一是定位頻帶是否滿足要求,頻帶越寬、脈沖上升沿保留越完整,時差分辨率越高,DL/T 1575-2016 要求定位頻帶至少包含 150kHz 到 20MHz。二是用幾何信息校驗,時域反射法可以獨立測出線路長度與中間接頭位置,定位結果落在接頭附近時可信度更高。三是改變傳感器布置復測,定位結果穩定才可信。四是結合相位分辨圖譜判斷放電類型,確認是真實內部放電而非外部干擾。

8、配電室成排開關柜如何提高檢測效率?

關鍵在于保持數據可比與減少重復勞動。一是固定測點編號與傳感器位置,建立可復現的測量規程;二是采用支持多機級聯與同步采集的布置,一次完成整個配電室的同步采集,數據之間天然具備橫向可比性;三是把每次數據歸檔到設備臺賬,形成連續的歷史序列,使縱向比較可以自動進行。

結語

電纜局放與開關柜局放,名稱相同,方法殊途。電纜有金屬屏蔽與接地線構成的確定性通道,可以在停電條件下加壓、校準、定量、定位,標準鏈條從產品標準一直鋪到帶電檢測導則,判據以可溯源的視在電荷量為核心。開關柜沒有這樣的通道,信號只能從電磁泄漏、殼體暫態電壓與聲振動三條路徑旁證,判據落在檢修規程里的定性要求與橫向縱向比較之上,儀器層依據則是幾份分工明確的通用技術條件。

認清這條分界,很多現場困惑會自然消解:為什么電纜能給出 pC 限值而開關柜不能,為什么開關柜強調多模互證而電纜強調校準與定位,為什么不同方法讀到的數值不能互相折算,為什么儀器要按作業目的而不是按設備類型來配。這些問題的答案,都指向同一個源頭——被測量的性質與信號能走出來的通道。

落到作業層面,有效的做法是把兩條路線各自的規矩守住:電纜側把校準做實、把試驗電壓與靈敏度記清、把基線建立起來;開關柜側把測點與儀器固定、把背景與同組數據記全、把互證當作判讀的常規手段。儀器是實現這些做法的工具,選得對,作業才站得住。

相關儀器咨詢
聯系電話:010-68460051 / 13520131150
提供電力檢測、核輻射防護、市政管網、衛生檢測等儀器的選型咨詢、技術方案服務

相關產品