MCJF局部放电测试仪.docx
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MCJF局部放电测试仪
MCJF局部放电测试仪
使
用
说
明
书
上海贸创电气有限公司
目录
一．概述
（1）
二．名词、术语
（1）
三．技术参数
（2）
四．系统工作原理简介（4）
五．通用试验方法（5）
六．具体操作说明（6）
七．测试中的干扰问题（10）
八．附件（11）
九．成套装置（12）
一十．视在放电量校准器参数及使用（13）
十一.常见图谱分析（15）
一．概述
MCJF局部放电测试仪是我厂继MC型局部放电测试仪后研制开发生产的又一新颖仪器。
它基本上保持了MC的优点和功能，并致力于缩小仪器体积、重量、使之成为名符其实的携带式仪器。
该仪器是根据IEC（270）标准，利用脉冲电流法原理研制而成，并满足GB-7354-87、GB-1207-97、GB-1208-97中关于局部放电测试对测试仪器规定的技术要求。
具有灵敏度高、测试的试品范围广，有高频椭圆扫描，放电系统动态范围大，并采用先进的抗干扰组件和独特的门显示电路，适用于高压产品的型式、出厂试验，新产品研制试验，电机、互感器、电缆、套管、电容器、变压器、避雷器、开关及其它高压电器局部放电的定量测试，可供制造厂、科研部门、电力部门现场使用。
二．名词、术语
1．局部放电：
局部放电是指导体间绝缘仅被部分桥接的电气放电，这种放电可以在导体附近发生，也可以不在导体附件发生。
2．视在电荷量q：
在试品两端瞬时注入一定电荷量，使试品端电压的变化和由局部放电本身引起的端电压的变化相同，此注入量即为局部放电的视在电荷包量。
3．视在放电量校准器：
视在放电量校准器由校准脉冲发生器与校准电容串联组成，是一个校准电荷产生装置。
校准脉冲发生器产生规定波形的脉冲电压，通过校准电容对被试品注入电荷，模拟被试品局部放电时的视在放电电荷。
校准器的主要技术参数包括校准脉冲波形上升时间、衰减时间、校准脉冲峰值及校准电容值。
电压波形上升时间为从0.1Uo到0.9Uo时间，衰减时间性定义为从峰值下降到0.1Uo的时间。
三．技术参数
1．可测试品的电容范围：
6pF-250uF
2．检测灵敏度及允许电流（见表1）。
3．椭圆扫描时基
（1）频率：
50、100、150、200、400Hz。
（2）旋转：
以30度为一档，可旋转120度。
（3）工作方式：
标准-扩展-直线。
（4）高频时基椭圆可按输入电压（13-275V）调至正确大小。
4．显示单元
采用100×80mm矩形示波管，有亮度与聚集调节旋钮。
5．放大器
（1）3dB低频端频率fL：
20、40kHz任选。
（2）3dB低频端频率fL：
200、300kHz任选。
（3）增益调节：
粗调6档，档间增益差20±1dB。
（4）细调范围：
>20dB。
（5）正、负脉冲响应不对称性：
<1dB。
表1检测灵敏度及输入单元允许电流值
输入单元序号
调电容范围
灵敏度（PC）
（不平衡电路）
允许电流有效值
不平衡电路
平衡电路
1
6-25-100微微法
0.02
30毫安
0.25安
2
25-100-400微微法
0.04
60毫安
0.5安
3
100-400-1500微微法
0.06
120毫安
1安
4
400-1500-6000微微法
0.1
0.25安
2安
5
1500-6000-25000微微法
0.2
0.5安
4安
6
0.006-0.025-0.1微法
0.3
1安
8安
7
0.025-0.1-0.4微法
0.5
2安
15安
8
0.1-0.4-1.5微法
1
4安
30安
9
0.4-1.5-6.0微法
1.5
8安
60安
10
1.5-6.0-25微法
2.5
15安
120安
11
6.0-25-60微法
5
25安
200安
12
25-60-250微法
10
50安
300安
7R
电阻
0.5
2安
15安
6．时间窗：
（1）窗宽：
可调，5度-150度（50Hz）。
（2）窗位置：
每一窗可旋转0度-170度。
（3）两个时间窗可分别或同时控制。
7．脉冲峰值表：
（1）线性指示：
0-100误差不大于5%。
（2）对数指示：
1-100误差不大于5%。
8．具有辅助识别放电脉冲相应的零标志系统。
9．工作电流：
220V±10%工频
10．体积：
440×430×180mm。
11．重量：
约15Kg
四．系统工程原理简介
若试品Cx在试验电压下产生局部放电时，经耦合电容Ck产生脉冲电流，由输入单元拾取得脉冲讯号，经低噪音前置放大、滤波放大器选择所需频带及主放放大后，在示波屏的椭圆扫描基线上显示出电放脉冲，同时也送到脉冲峰值表（对数表）显示其峰值。
时间窗单元控制试验电压每一周期内脉冲峰值表的工作时间，并在这段时间内将显示屏的显示加亮，宽度与位置可以改变，进一步加强了抗干扰能力。
整个系统工作原理可参看框图（图1）。
校正脉冲发生器电源
高压端Cq1时基
耦合电容至各电路单元
电Ck
压
表Ca
电输入单元前放滤波主放波形
阻显示器
零标发生器时间窗脉冲峰值表
图1RX局部放电测试仪原理方框图
耦合检测局放仪
电容器阻抗
试验台滤波控制无晕试验试品
调压器变压器
电阻零标
分压器输入
电容工频
分压器峰值表
图2局部放电系统示意图（外试法）
五．通用试验方法
（一）试验目的：
（1）证实试品在规定电压下没有高于规定值之局部放电；
（2）测定电压上升时出现放电超过某一规定值时的最低电压（起始放电电压）和电压下降时放电低于规定值时最高电压（终止放电电压）。
（3）测定在某一规定电压下的放电强度。
（二）试验条件：
（1）交流电源电压应为正弦波，不应有过大的高次谐波。
（2）试品的电气、机械温度条件应良好且稳定。
（3）由于电压回滞现象的影响，在试验前至少几小时以上的时间内，不要承受超过规定的局部放电试验电压最高值以上的电压。
（4）经过搬运后的试品，必须静放一段时间后再做局部放电试验（油浸）。
（三）试验程序：
1．将试验区内的杂物尽量移到试区以外，各种金属体应牢固接地，检查和改善试区内一切可能放电的部位，应特别注意各种地线是否已接地。
2．根据不同的试品和试验条件，选择正确的接线方式。
3．对所选择的测试回路用视在放电量标准器对整个测试系统进行刻度系数校正，校正时对所规定的刻度系数K值调节仪器的增益旋钮，把H调到H=UoCo/K值。
校正完毕后，各种测试仪器的细调（连续调节）增益旋钮不得随意变动，同时应将视在放电器校准器从高压线路上取下，以免在加压试验时将视在放电量校准品击穿而使高压线路短路。
（四）注意事项：
1．在试验开始加压以前，试验人员必须详细而全面地检查一遍线路，以免线路接错。
测试仪器处的接地线是否与接地体牢固连接，若连接不牢或在准备工作时接地线被脚踢断，这将可能引起人身和设备事故。
切切!
2．对于连接线应避免将尖端暴露在外，屏蔽罩不能与试品的瓷裙相接触。
3．试验完毕后，应对整个测试系统再进行一次复查校正，验证是否与试验前所校正出的刻度系数相等，以免测试仪器或其它环节在试验过程中发生故障而使测试结果不对。
六．具体操作说明
（一）试验准备：
1．根据试品的容量Cx，耦合电容的大小Ck，选取适合序号的输入单元。
表1中调谐电容量系指与输入单元初级绕组并联的电容（粗细估算以按试品容量与耦合电容的容量串联计算）。
例如：
试品容量为120pF，耦合电容量为1000pF，则所需检测阻抗为：
120×1000
≈107
120+1000
查表1可取2号单元。
输入单元应尽量靠近试品，输入单元经8米长的测量电缆与放大器输入插座相连。
2．试品接入输入单元的方法有以下几种（见图3）：
a．并联法
Ck
Z
U始至校正脉冲
Ca中
至放大器
末
b．串联法
Ca
Z
U始至校正脉冲
Ck中
至放大器
末
C．平衡法
Ca2
Z
U始至校正脉冲
Ca1中
至放大器
其中：
Z为阻塞阻抗；Cx为试品；Ck为耦合电容；
3．面板示意图
0°
30°
示波器60°VPC
90°左右试验电源20200
120增粗
直线Hz40300益调
标准门宽门位置中频电源
扩展
开关聚焦亮度线性对数增益细调
轴流风机
5AAC220V50Hz
接地
信号输入零标输入中频电源
4．准备
在仪器后面板AC220V插座上接上220V工频电源，然后打工电源开关，让仪器预热5分钟，同时对有关开关进行操作。
“标准-扩展-直线”开关置标准
放大器频率带fL、fH分别置20kHz，300kHz，放大器增益粗调置3档，细调置中间位置，切不可一开始将粗调开关置最高档。
根据不同频率的试验电源选择试验电源频率，以便观察合适的椭圆。
如果工频试验电源，请将中频试验电压开关旋在275V档，然后再接上中频电源。
观察数字表读数，如果差得太多，可将试验电压开关往小档位上旋一档，直至合适值，千万不可旋在太小档上，同时请注意，输入仪器的中频电压万不可超过规定值275V，否则仪器被损坏。
椭圆旋转可不作调节。
窗开关打在关位置，以后根据干扰出现的相位可开窗适当调旋转，根据干扰情况调窗宽、位置，使干扰在门窗之外，使局部信号在窗上，以便读取放电的数值。
5．视在放电量校准
用视在放电量校准器（校正脉冲发生器）的输出接于试品两端，红端接高压端，黑端接低压端，调节其输出放电量，例如50PC，调节放大器增益组调旋钮，使放电量表指示满度。
此时放电量表指示满度即100%，则表示50PC的放电量，注意增益细调旋钮位置不可再动。
（局放仪校正脉冲发生器的注入电量按发生器上指示的电压U与匹配盒上注入电容的C乘积计算，Qo=Cq˙Uq），测量盒应尽量靠近试品高压端。
拆除视在放电量校准器的连线，并关断其电源。
6．试验操作
接通高压试验回路的电源，逐步升高电压至规定电压，时刻注视PC表指示，此时放电量表的读数表示试品放电量的大小，如指示在80%，则表示试品视在放电量为50×80%=40PC。
若此时试品放电量刚大于100%即超过满度，应立即将放大器增益粗调由原来的“3”改换到“2”档，此时放电量表100%，则表示500PC，假如此时放电量指示80%，由试品放电量为500×80%=400PC。
若此时试品放电量小于10%，应将放大器粗调由“3”档改至“4”档，此时放电量表100%则表示5PC，假如此时放电量表指示80，则试品视在放电量为5×80%=4PC。
接上合适的电阻分压器，取得10V左右的零标电压，缓缓升高试验电压，椭圆上将出现两个零标志脉冲，通过零标志脉冲可判别放电的相位，如图所示：
负零标志
正零标志
旋转“椭圆旋转”开关使椭圆转到预期的放电最利于观察之处。
通常这个位置是零标脉冲分别处于椭圆上部左侧及下部右侧之处。
连续升高电压，注意第一次出现持续放电，当放电量超过规定的最低值时的电压即为局部放电起始电压。
若有干扰信号在放电脉冲附近，可以用窗宽和窗位置将干扰信号拒之窗外，即合窗开关，用一个或两个时间窗并用窗宽、窗位置来改变椭圆上加亮区域的宽度与位置，使其避开干扰脉冲，这样，放电量表的指示值只表示放电脉冲的大小，而不表示干扰信号的值，另外也可以改变频带的方法来提高抗干扰能力。
七．测试中的干扰问题
在局部放电测试中，往往由于外部干扰信号的影响，而使测试结果产生误判断，或者使测试工作根本无法进行下去。
尤其对从事局部放电测试工作经验不多的人，更容易引起误判断。
因此，在局部放电测试技术中，消除外部干扰成为一项很重要的技术内容，同时也是花钱较多的一项技术措施。
（一）外来干扰
1．与电源电压无关的干扰
这种干扰与电源电压（加至被试品上的电压）无关，它不随电源电压的升高或降低而变化。
它产生于：
电气开关的开闭操作、电焊起弧、吊车开动、整流电机的电刷、闪光灯、无线电电磁波以及各种工业干扰等等。
这些干扰通过电源、测试回路和地线等途径侵入进来。
2．与电源电压有关的干扰
这类干扰一般随电源电压的增加而变大。
它可由试区内各个部分产生。
例如：
试验变压器、高压引线、试品端部、高压线路接触不良、高压试区的绝缘物体与地线）或接地金属物）接触、试区内金属物体接地不良、以及其它物体的感应放电等等。
与电源电压有关的干扰侵入途径，可以通过电源、高压导线、空间和地线侵入到测试回路内。
（二）消除外来干扰的方法
1．消除与电源电压无关的干扰方法：
应从电源、空间、接方式几个方面采取措施。
为了消除空间电磁波的干扰，应将试验室加以屏蔽。
对于由电源侵入的干扰，一般在电源进口处加隔离变压器和滤波装置。
消除由接地网来的干扰，应采取一点接地方式。
2．消除与电源有关的干扰措施：
可将高压导线加粗（用较粗的蛇皮管、薄铁皮圆筒或铝筒）；对被试品端部辊防晕罩；试区内各地线和金属物应良好接地；试区内的绝缘物体严禁与金属接地体接触；在高压线下部地面上不应有螺钉、地线头等金属物体。
八．附件
说明书1份
电源线1根
高频线1根
测试电缆1根（8米）
保险丝2只
合格证及保修卡1份
九．成套装置
1．输入阻抗
1-12号任选，7R号测长电缆用。
2．视在放电量器校准器（校正脉冲发生器），局放仪校正脉冲发生器）任选
3．工频、中频滤波器
4．三倍频感应试验设备
5．无局放电阻分压器50KV、100KV、150KV、200KV任选
6．无局放耦合电容系列
7．无局放试验变压器系列
8．工频试验控制台
十．视在放电量校准参数及使用
（一）局放仪校正脉冲发生器
局放仪校正脉冲发生器是专为局部放电的检测而设计的，本仪咕嘟的精度、上升时间、重复频率等直接决定了局部放电的测试精度，此仪器符合IEC标准。
此校正脉冲发生器的输出电量10-5000PC任意调节。
适用于先校准后试验，先试验后校准的局放试验中。
（一）技术参数
1．方波幅值
满刻度为2.5V、5V、10V、25V、50V；
精度为±2%
2．衰减器：
10：
1衰减3级
3．输出脉冲极性
“+”每周期提供一个主正向脉冲；
“±”每周期提供一个正向脉冲和一个负向脉冲；
“-”每周期提供一个主负向脉冲。
4．方波前沿<0.07us。
5．重复频率：
45Hz-65Hz，连续可调。
6．脉冲衰减时间100us-1000us
7．内阻<75Ω
8．工作方式：
感应同步，手动调节。
9．一次工作时间5分钟。
10．仪器工作环境
0-40℃，相对温度少≯85℃；
仪器周围无强烈振动，仪器平放工作，不得倾斜。
11．电源：
10V可充电电池。
（二）操作程序
用户可根据实际情况选择输出幅值和Cq（10pF、100pF模拟入电量为Q=Cq˙Uo。
将输出电缆一端接到“衰减输出”高频插座，另一端接到装有注入电容的匹配盒。
将极性开关调节到所需要的脉冲型号，按下启动按钮，仪器进入工作状态。
调节“方波幅值”旋钮到所需要的电压值范围，然后再调节“细调”，将同步选择开关打到调频，然后调节旋钮使脉冲的频率尽量接近于试验电源的频率，如果需要同步，将开关打到感应，用导线绕到电流通过的导线上，其一端接到面板上的感应接线柱上，此时脉冲频率与电网频率同步。
当“极性开关”旋到“V”检查时，看表头指示是否在红线以下，如果在红线以下时则需充电。
校正结束后，必须将匹配盒拿下，以免升高压时打坏，将仪器置于“关”位置。
注：
此仪器工作时必须平放，不能倾斜。
另此仪器的方波信号为不接地的，不用接地。
校正脉发生器的主要技术指标及使用
校正脉冲发生器是一种小型的可充电电池供销电的视在放电量校准器，它可以分别以四种放电量向试品两端注入1.2kHz左右的校正脉冲，可用于先校准后试验的局放试验中，适合于国际电工委员会IEC-270所推荐的任何一种试验电路。
（一）主要技术参数
电池电压1.25×8V
输出电荷量5、50、500PC或5、10、50、100PC
方波前沿<0.07us
脉宽100us-1000us
内阻<75Ω
重复频率1.2kHz
频率变化>±200Hz
注入电容10pF、100pF或10pF、20pF
（二）使用方法
首先检查校正脉冲发生器的电池，电量如面板上的电压表，指示在8V以下则需充电，8V以上方能正常工作。
将输出的红、黑两个端子上接上导线，红端子上的导线尽量短且靠近试品的高压端，黑线导线接试品的低压端，将校正电量开关置于5、10、50、100、500中任何合适一档即可校正。
频率可在1.2kHz随机调节。
校正脉冲发生器使用后及时将调节电荷量的波段开关旋在关位置，充电要适时，且时间要达到连续16小时。
十一.常见图谱分析
（1）接触不良
这种干扰如图1所示。
其特点是干扰波位于椭圆时基的零点附近。
在正负半波上对称出现，幅值相差不大。
干扰在低电压时即出现。
电压增大时，干扰占位区域也增大，由于叠加效果幅值增大较慢。
有时在电压达到某一定数值后会完全消失。
造成这种干扰的原因有：
试验回路中金属对金属接触不良，塑料电线半导电屏蔽层中粒子间接触不良，电容器卷绕铝箔电极与插接片接触不良等。
（2）浮动电位物体
波形见图2，特别是在电压峰值之前的正负半波部分出现。
等幅值间隙不等，由于余辉，有时成对的出现，有时图像有飘动。
电压增加时，根数增加，间隙缩小，中间值不变。
有时电压增加到一定值后干扰讯号会消失，再降低电压时，又会重新出现。
起因：
金属或碳质导体之间的间隙放电。
它可以发生在试样上或测试回路中。
常常在两个孤立的导电物之间，例如地面上处于浮动电位的多种物体体间发生。
（3）外部尖端电晕
波形如图3，特别是仅在试验电压的一个半波中出现，位于外施电压的峰值部分，等幅值等间距。
电压增加时，放电讯号波的根数增加，但幅值总不变。
起因：
高压电极的尖端或边缘对空气中的放电。
若干扰讯号位于椭圆时基的负半周。
则尖端电晕处于高电压下，若干扰讯号位于时基椭圆的正半周，则尖端在接地部分，有时也可能高压、接地部分都有尖端电晕放电，则时基椭圆的正负半周就出现两组讯号。
（4）液体介质中的尖端放电
波形见图4，特别：
在试验电压正负半周峰值位置均有一组讯号，同一组讯号等幅值，等间隔，一组中间值较大的讯号先出现，随电压增加中间值也增大。
一组中间值小的讯号其幅值不随电压变化。
起因：
在绝缘液体中发生了尖端或边缘电晕放电。
或一组大的讯号出现在正半周，则尖端位高压部分；若它出现在负半周，则尖端处于接地部分。
（5）继电器、接触器的动作
干扰讯号波形见图5，特点：
在时基椭圆上干扰讯号波形分布不规则，间隙地出现，且同试验电压大小无关。
起因：
闪光灯，热继电器，接触器和各种火花试验器或有火花放电的记录器动作时造成。
（6）可控硅元件
干扰讯号波形见图6，特点：
干扰讯号在时基椭圆上之位置固定，每一无件产生一个独立的高频脉冲讯号。
电路接通，电磁耦合效应增强时，讯号幅值增加，也可能发生波形展宽、相移，从而在时基上占位增加。
起因：
供电网络中有可控硅器件在运行。
干扰的大小同所用可控硅器件的功率直接有关。
（7）异步电机
干扰波形见图7，特点：
在时基椭圆上正负半波形出现对称的二组讯号，且沿扫描时基逆时针方向移动。
起因：
异步电机运行时产生的干扰讯号耦合到检测回路中来。
（8）萤光灯
干扰波形见图8，特点：
在椭圆上时基上出现栏栅状幅值大致相等的脉冲，并伴有正负半波时对称出现的二簇脉冲组。
（9）电动机
干扰波形见图9，特点：
沿椭圆时基均布，等幅值每一个单个讯号或“山”字形。
起因：
带换向器的电动机如风扇、电吹风运转时所发出的干扰讯号。
（10）无线电干扰
干扰图见10，特点：
沿整个时基椭圆分布的幅值有调制的高频正弦波。
起因：
高频电力放大器，无线电话、广播话筒等。
（11）中高频工业设备
干扰波形见图11，特点：
讯号在时基椭圆上连续发生，但仅在半周内出现。
起因：
感应加热装置及频率接近局放电检测频率的超声波发生器等。
（12）磁饱和产生的谐波
干扰波形见图12，特点：
在时基椭圆正负半波上对称出现一对谐波振荡讯号，讯号幅值随电压增加而增加，电压除去，讯号消失。
讯号稳妥定，能重复再现。
起因：
试验系统中铁芯设备（试验变压器，并联或串联电抗器，波波电抗器，匹配变压器，调压变压器）磁饱和时产生的谐振讯号。
（13）电极在电场方向运动
干扰波形见图13，特点：
仅在时基椭圆的半周中出现二个讯号脉冲，它们相对于峰值点对称分布。
起始点该二讯号很靠近，随电压增大，二者逐渐分开，且有可能产生新的讯号脉冲对。
起因：
电极（尤其是金属箔电极）在电场作用下运动。
（14）介质表面放电
干扰讯号波形见图14，特点；放电讯号出现在试验电压峰值之前。
正负半周中都有，而且幅值基本相等。
讯号幅值和位置有随机性变化。
开始时，放电讯号是可分辨的，到一不定期电压值后便难以分辨。
起因：
二个接触的绝缘导体之间介质表面上的放电，或介质表面上切向场强较高的区域发生放电。
（15）漏电痕迹和树枝
波形特点：
讯号与一般典型的图像不符合，波形呈现不规则，不确定的图像，与电压有关。
起因：
脏污绝缘中泄漏，绝缘局部过热而致的碳痕迹或电树枝足道等。
上述有些图像，如（4）、（13）、（14）、（15）等也可能即属试品本身的缺陷。
（15）则为介质内部放电之图像。
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