近年來(lái)，智能帶電作業(yè)技術(shù)在我國呈百花齊放的發(fā)展態(tài)勢，國網(wǎng)智能科技股份有限公司，國網(wǎng)湖南省電力有限公司輸電檢修分公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“湖南輸電檢修"），科凱達智能機器人有限公司、億嘉和科技股份有限公司等都在智能帶電作業(yè)技術(shù)及裝備領(lǐng)域不懈探索，取得了豐碩成果，研制了配網(wǎng)帶電檢修機器人、輸電巡視機器人、系列帶電檢修機器人，科凱達智能機器人有限公司的輸電線(xiàn)路巡視機器人、國網(wǎng)智能科技股份有限公司的變電站巡檢機器人等都已經(jīng)實(shí)現了工程應用。
第1章、局放理論概述（SHHZPD-3000高壓電機局放測試儀為您解除一切后顧之憂(yōu)）
在開(kāi)始我們的實(shí)驗以前，我們首先應該對局部放電有個(gè)初步的了解，為什么要測量局部放電？局部放電有什么危害？怎樣準確測量局部放電？有了上述理論基礎可以幫助我們理解測量過(guò)程中的正確操作。
一、局部放電的定義及產(chǎn)生原因
在電場(chǎng)作用下，絕緣系統中只有部分區域發(fā)生放電，但尚未擊穿，（即在施加電壓的導體之間沒(méi)有擊穿）。這種現象稱(chēng)之為局部放電。局部放電可能發(fā)生在導體邊上，也可能發(fā)生在絕緣體的表面上和內部，發(fā)生在表面的稱(chēng)為表面局部放電。發(fā)生在內部的稱(chēng)為內部局部放電。而對于被氣體包圍的導體附近發(fā)生的局部放電，稱(chēng)之為電暈。由此 總結一下局部放電的定義，指部分的橋接導體間絕緣的一種電氣放電，局部放電產(chǎn)生原因主要有以下幾種：
電場(chǎng)不均勻。
電介質(zhì)不均勻。
制造過(guò)程的氣泡或雜質(zhì)。經(jīng)常發(fā)生放電的原因是絕緣體內部或表面存在氣泡；其次是有些設備的運行過(guò)程中會(huì )發(fā)生熱脹冷縮,不同材料特別是導體與介質(zhì)的膨脹系數不同，也會(huì )逐漸出現裂縫；再有一些是在運行過(guò)程中有機高分子的老化，分解出各種揮發(fā)物，在高場(chǎng)強的作用下，電荷不斷地由導體進(jìn)入介質(zhì)中， 在注入點(diǎn)上就會(huì )使介質(zhì)氣化。
二 、局部放電的模擬電路及放電過(guò)程簡(jiǎn)介（SHHZPD-3000高壓電機局放測試儀為您解除一切后顧之憂(yōu)）
介質(zhì)內部含有氣泡，在交流電壓下產(chǎn)生的內部放電特性可由圖1—1的模擬電路(a b c等值電路)予以表示；其中Cc是模擬介質(zhì)中產(chǎn)生放電間隙(如氣泡)的電容；Cb代表與Cc串聯(lián)部分介質(zhì)的合成電容；Ca表示其余部分介質(zhì)的電容。
圖1—1中以并聯(lián)有—對火花間隙的電容Cc來(lái)模擬產(chǎn)生局部放電的內部氣泡。圖1—2表示了在交流電壓下局部放電的發(fā)生過(guò)程。
U(t)一一外施交流電壓
Uc(t)一一氣泡不擊穿時(shí)在氣泡上的電壓
Uc’(t)一一有局部放電時(shí)氣泡上的實(shí)際電壓
Vc一一氣泡的擊穿電壓
Y r一一氣泡的殘余電壓
Us—局部放電起始電壓(瞬時(shí)值)
Ur一一與氣泡殘余電壓v r對應的外施電壓
Ir一一氣泡中的放電電流
電極間總電容Cx=Ca＋(Cb×Cc)/(Cb＋Cc)=Ca電極間施加交流電壓 u(t)時(shí)，氣泡電容Cc上對應的電壓為Uc(t)。如圖2—1所示，此時(shí)的Uc(t)所代表的是氣泡理想狀態(tài)下的電壓（既氣泡不發(fā)生擊穿）。
Uc(t)=U(t)×Cb/Cc＋Cb
外施電壓U(t)上升時(shí)，氣泡上電壓Uc(t)也上升，當U(t)上升到Us時(shí)，氣泡上電壓Uc達到氣泡擊穿電壓,氣泡擊穿，產(chǎn)生大量的正、負離子，在電場(chǎng)作用下各自遷移到氣泡上下壁，形成空間電菏，建立反電場(chǎng)，削弱了氣泡內的總電場(chǎng)強度，使放電熄滅，氣泡又恢復絕緣性能。這樣的一次放電持續時(shí)間是極短暫的，對一般的空氣氣泡來(lái)說(shuō)，大約只有幾個(gè)毫微秒(10的負8次方到10的負9次方秒)。所以電壓Uc(t)幾乎瞬間地從Vc降到Vr，Vr是殘余電壓；而氣泡上電壓Uc‘(t)將隨U(t)的增大而繼續由Vr升高到Vc時(shí)，氣泡再—次擊穿，發(fā)生又—次局部放電，但此時(shí)相應的外施電壓比Us小，為(Us-Ur)，這是因為氣泡上有殘余電壓Vr的內電場(chǎng)作用的結果。Vr是與氣泡殘余電壓Yr相應的外施電壓，如此反復上述過(guò)程，即外施電壓每增加(Us-Ur)，就產(chǎn)生一次局部放電．直到前—次放電熄滅后，Uc’(t)上升到峰值時(shí)共增量不足以達Vc(相當于外施電壓的增量Δ比(Us-Ur)小)為止。
此后，隨著(zhù)外施電壓U(t)經(jīng)過(guò)峰值Um后減小，外施電壓在氣泡中建立反方向電場(chǎng)，由于氣泡中殘存的內電場(chǎng)電壓方向與外電場(chǎng)方向相反，故外施電壓須經(jīng)(Us+Ur))的電壓變化，才能使氣泡上的電壓達到擊穿電壓Vc，(假定正、負方向擊穿電壓Vc相等)，產(chǎn)生一次局部放電。放電很快熄滅，氣泡中電壓瞬時(shí)降到殘余電壓Vr(也假定正、負方向相同)。外施電壓繼續下降，當再下降(Us-Ur)時(shí)，氣泡電壓就又達到Vc從而又產(chǎn)生一次局部放電。如此重復上述過(guò)程，直到外施電壓升到反向蜂值一Um的增量Δ不足以達到(Us-Ur)為止。外施電壓經(jīng)過(guò)一Um峰值后，氣泡上的外電場(chǎng)方向又變?yōu)檎较?，與氣泡殘余電壓方向相反，故外施電壓又須上升(Us+Ur)產(chǎn)生第—次放電，熄滅后，每經(jīng)過(guò)Us—Ur的電壓上升就產(chǎn)生一次放電，重復前面所介紹的過(guò)程。如圖1—2所示。
由以上局部放電過(guò)程分析，同時(shí)根據局部放電的特點(diǎn)（同種試品，同樣的環(huán)境下，電壓越高局部放電量越大）可以知道：一般情況下，同一試品在一、三象限的局部放電量大于二、四象限的局部放電量。那是因為它們是電壓的上升沿。（第三象限是電壓負的上升沿）。這就是我們測量中為什么把時(shí)間窗刻意擺在一、三象限的原因。
三、局部放電的測量原理：（SHHZPD-3000高壓電機局放測試儀為您解除一切后顧之憂(yōu)）
局放儀運用的原理是脈沖電流法原理，即產(chǎn)生一次局部放電時(shí)，試品Cx兩端產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)電壓變化Δu，此時(shí)若經(jīng)過(guò)電Ck耦合到一檢測阻抗Zd上，回路就會(huì )產(chǎn)生一脈沖電流I，將脈沖電流經(jīng)檢測阻抗產(chǎn)生的脈沖電壓信息，予以檢測、放大和顯示等處理，就可以測定局部放電的一些基本參量（主要是放電量q）。在這里需要指出的是，試品內部實(shí)際的局部放電量是無(wú)法測量的，因為試品內部的局部放電脈沖的傳輸路徑和方向是極其復雜的，因此我們只有通過(guò)對比法來(lái)檢測試品的視在放電電荷，即在測試之前先在試品兩端注入一定的電量，調節放大倍數來(lái)建立標尺，然后將在實(shí)際電壓下收到的試品內部的局部放電脈沖和標尺進(jìn)行對比，以此來(lái)得到試品的視在放電電荷。
四、局部放電的表征參數（SHHZPD-3000高壓電機局放測試儀為您解除一切后顧之憂(yōu)）
局部放電是比較復雜的物理現象，必須通過(guò)多種表征參數才能全面的描繪其狀態(tài)，同時(shí)局部放電對絕緣破壞的機理也是很復雜的，也需要通過(guò)不同的參數來(lái)評定它對絕緣的損害，目前我們只關(guān)心兩個(gè)基本參數。
視在放電電荷——在絕緣體中發(fā)生局部放電時(shí)，絕緣體上施加電壓的兩端出現的脈動(dòng)電荷稱(chēng)之為視在放電電荷，單位用皮庫（pc）表示，通常以穩定出現的大視在放電電荷作為該試品的放電量。
放電重復率——在測量時(shí)間內每秒中出現的放電次數的平均值稱(chēng)為放電重復率，單位為次/秒，放電重復率越高，對絕緣的損害越大。
局放測試的試驗系統接線(xiàn)。
在了解了局部放電的基本理論之后，在本章我們的重點(diǎn)轉向實(shí)際操作，我們先介紹局部放電測試中常用的三種接法，隨后我們再介紹整個(gè)系統的接線(xiàn)電路，后我們再分別介紹幾種典型的試品的試驗線(xiàn)路。
局部放電測試電路的三種基本接法及優(yōu)缺點(diǎn)。
標準試驗電路，又稱(chēng)并聯(lián)法。適合于必須接地的試品。
其缺點(diǎn)是高壓引線(xiàn)對地雜散電容并聯(lián)在 CX上，會(huì )降低測試靈敏度。
接法的串聯(lián)法，其要求試品低壓端對地浮置。
其優(yōu)點(diǎn)是變壓器入口電容、高壓線(xiàn)對地雜散電容與耦合電容CK并聯(lián)，有利于提高試驗靈敏度。缺點(diǎn)是試樣損壞時(shí)會(huì )損壞輸入單元。
平衡法試驗電路：要求兩個(gè)試品相接近，至少電容量為同一數量級其優(yōu)點(diǎn)是外干擾強烈的情況下，可取得較好抑制干擾的效果，并可消除變壓器雜散電容的影響，而且可做大電容試驗。缺點(diǎn)是須要兩個(gè)相似的試品，且當產(chǎn)生放電時(shí)，需設法判別是哪個(gè)試品放電。
值得提出的是：由于現場(chǎng)試驗條件的限制（找到兩個(gè)相似的試品且要保證一個(gè)試品無(wú)放電不太容易），所以在現場(chǎng)平衡法比較難實(shí)現，另外，由于采用串聯(lián)法時(shí)，如果試品擊穿，將會(huì )對設備造成比較大的損害，所以出于對設備保護的想法，在現場(chǎng)試驗時(shí)一般采用并聯(lián)法。
采用并聯(lián)法的整個(gè)系統的接線(xiàn)原理圖。
該系統采用脈沖電流法檢測高壓試品的局部放電量，由控制臺控制調壓器和變壓器在試品的高壓端產(chǎn)生測試局放所需的預加電壓和測試電壓，通過(guò)無(wú)局放藕合電容器和檢測阻抗將局部放電信號取出并送至局部放電檢測儀顯示并判斷和測量。系統中的高壓電阻為了防止在測試過(guò)程中試品擊穿而損壞其他設備，兩個(gè)電源濾波器是將電源的干擾和整個(gè)測試系統分開(kāi)，降低整個(gè)測試系統的背景干擾。
根據上述原理圖可以看出，局部放電測試的靈敏度和準確度和整個(gè)系統密切相關(guān)，要想順利和準確的進(jìn)行局部放電測試，就必須將整個(gè)系統考濾周到，包括系統的參數選取和連接方式。另外，在現場(chǎng)試驗時(shí)，由于是驗證性試驗，高壓限流電阻可以省掉。
幾種典型試品的接線(xiàn)原理圖。
（1）電流互感器的局放測試接線(xiàn)原理圖
（2）電壓互感器的局放測試接線(xiàn)原理圖
A．工頻加壓方式接線(xiàn)原理圖
B．高頻加壓方式接線(xiàn)原理圖
為了防止電壓互感器在工頻電壓下產(chǎn)生大的勵磁電流而損壞，高壓電壓互感器一般采取自激勵的加壓方式。在電壓互感器的低壓側加一倍頻電源，在電壓互感器的高壓端感應出高壓來(lái)進(jìn)行局部放電實(shí)驗。這就是通常所說(shuō)的三倍頻實(shí)驗。其接線(xiàn)原理圖如下：
(3)高壓電容器.絕緣子的局放測試接線(xiàn)原理圖
(4) 發(fā)電機的局放測試接線(xiàn)原理圖
（5）變壓器的局部放電測試接線(xiàn)原理圖
我們僅僅是在原理性的總結了幾種典型試品的接線(xiàn)原理圖，至于各種試品的加壓方式和加壓值的多少，我們在做試驗的時(shí)侯要嚴格遵守每種試品的出廠(chǎng)檢驗標準或交接檢驗標準。
第三章 概述（SHHZPD-3000高壓電機局放測試儀為您解除一切后顧之憂(yōu)）
智能局部放電檢測儀是我公司新推向市場(chǎng)的新一代數字智能儀器，該儀器在原有產(chǎn)品JF-2002、JF-2006局放儀的基礎上采用嵌入式ARM系統作為中央處理單元，控制12位分辨率的高速模數轉換芯片進(jìn)行數據采集，將采集到的數據存放在雙端口RAM中。實(shí)現從模擬到數字的跨越。使用26萬(wàn)色高分辨率TFT-LCD數字液晶顯示模組實(shí)時(shí)顯示放電脈沖波形，配備VGA接口，可外接顯示器。與傳統的模擬式示波管顯示局部放電檢測儀相比有以下特點(diǎn)：
1.彩色顯示器，雙色顯示波形，更清晰直觀(guān)；
2.可鎖定波形，更方便仔細查看放電波形細節；
3.自動(dòng)測量并顯示試驗電源時(shí)基頻率，無(wú)需手動(dòng)切換；
4.配備VGA接口，可外接大尺寸顯示器；
5.與示波管相比壽命更長(cháng)。
6.具有波形鎖定、打印試驗報告功能
本儀器檢測靈敏度高，試樣電容覆蓋范圍大，適用試品范圍廣，輸入單元（檢測阻抗）配備齊全，頻帶組合多（九種）。儀器經(jīng)適當定標后能直讀放電脈沖的放電量。
本儀器是電力部門(mén)、制造廠(chǎng)家和科研單位等廣泛使用的局部放電測試儀器。
第四章 主要技術(shù)指標：
1．可測試品的電容范圍： 6PF—250uF。
2．檢測靈敏度（見(jiàn)表一）：
表一
輸入單 元序號 | 調 諧 電 容 | 單 位 | 靈敏度（微微庫） （不對稱(chēng)電路） |
1 | 6-25-100 | 微微法 | 0.02 |
2 | 25-100-400 | 微微法 | 0.04 |
3 | 100-400-1500 | 微微法 | 0.06 |
4 | 400-1500-6000 | 微微法 | 0.1 |
5 | 1500-6000-25000 | 微微法 | 0.2 |
6 | 0.006-0.025-0.1 | 微 法 | 0.3 |
7 | 0.025-0.1-0.4 | 微 法 | 0.5 |
8 | 0.1-0.4-1.5 | 微 法 | 1.0 |
9 | 0.4-1.5-6.0 | 微 法 | 1.5 |
10 | 1.5-6.0-25 | 微 法 | 2.5 |
11 | 6.0-25-60 | 微 法 | 5.0 |
12 | 25-60-250 | 微 法 | 10 |
7R | 電 阻 | 0.5 |
3、放大器頻帶：
（1）低端：10KHZ、20KHZ、40KHZ任選。
（2）：80KHZ、200KHZ、300KHZ任選。
4、放大器增益調節：
粗調六檔，檔間增益20±1dB；細調范圍≥20dB。每檔之間數據為10倍關(guān)系：如第三檔檢測數據為98，則第二檔顯示數據為9.8，如在第三檔檢測數據超過(guò)120，則應調至第二檔來(lái)檢測數據，所得數據應乘以10才為實(shí)際測量值。
5、時(shí)間窗：
（1）窗寬：可調范圍15°-175°；
（2）窗位置：每一窗可旋轉0°- 180°；
（3）兩個(gè)時(shí)間窗可分別開(kāi)或同時(shí)開(kāi)。
6、放電量表：
0-10*<±3％（以滿(mǎn)度計）。
7、橢圓時(shí)基：
（1）頻率：50HZ、或外部電源同步（任意頻率）
（2）橢圓旋轉：以30°為一檔，可作360°旋轉。
（3）顯示方式：橢圓—直線(xiàn)。
8、試驗電壓表：
精度：優(yōu)于±3％（以滿(mǎn)度計）。
9、體積： 320×480×190（寬×深×高）mm3。
10、重量：約15Kg。
三、系統工作原理：
本機的局部放電測試原理是高頻脈沖電流測量法（ERA法）。
試品Ca在試驗電壓下產(chǎn)生局部放電時(shí)，放電脈沖信號經(jīng)藕合電容Ca送入輸入單元，由輸入單元拾取到脈沖信號，經(jīng)低噪聲前置放大器放大，濾波放大器選擇所需頻帶及主放大器放大（達到所需幅值與產(chǎn)生零標志脈沖）后，在示波屏的橢圓掃描基線(xiàn)上產(chǎn)生可見(jiàn)的放電脈沖，同時(shí)也送至脈沖峰值表顯示其峰值。
時(shí)間窗單元控制試驗電壓每一周期內脈沖峰值的工作時(shí)間，并在這段時(shí)間內將示波屏的相應顯示區加亮，用它可以排除固定相位的干擾。
試驗電壓表經(jīng)電容分壓器產(chǎn)生試驗電壓過(guò)零標志訊號，在示波屏上顯示零標脈沖，橢圓時(shí)基上兩個(gè)零標脈沖，通過(guò)時(shí)間窗的寬窄調節可確定試驗電壓的相位，試驗電壓大小由數字電壓表指示。
整個(gè)系統的工作原理可參看方框圖（圖一）。
四、結構說(shuō)明
本儀器為標準機箱結構，儀器分前面板及后面板兩部分，各調節元件的位置及位置和功能見(jiàn)下圖說(shuō)明。
1、4：長(cháng)按改變門(mén)窗的位置
2、3：長(cháng)按改變門(mén)窗的寬度
5：時(shí)鐘設置按鈕
6：按9號鍵鎖定后再按此鍵，即可打印試驗報告
7：分壓比設置按鈕
8：門(mén)開(kāi)關(guān)，重復按可選擇左右門(mén)
9：波形鎖定按鍵
10：橢圓旋轉按鈕
11：顯示方式按鈕
12：取消按鈕
A、B、C通道選擇旋鈕與后面板A、B、C測量通道相對應
備注： 如需數據導出，步驟如下：
（1）在電腦上安裝好RS232通用串口線(xiàn)驅動(dòng)。（驅動(dòng)盤(pán)里有安裝介紹）及局放試驗報告編輯器軟件。
（2）將串口線(xiàn)和局放儀后面的數據接口連接好。
（3）將需要保存的波形鎖定然后點(diǎn)擊 局放試驗報告編輯器
（4）點(diǎn)擊Start鍵生成鎖定后的數據，然后點(diǎn)擊測試報告如下圖所示：
（5）點(diǎn)擊測試報告后則會(huì )出現局放試驗報告編輯器可以根據需要填寫(xiě)上面的內容。
（6）填寫(xiě)好表格后點(diǎn)擊生成報告數據會(huì )以Word文檔的形式出現，再將數據保存至電腦，如下圖所示：
高壓輸電線(xiàn)路受到來(lái)自于自然環(huán)境、人為因素及運行狀況、設備缺陷、老化等的影響。因此要定期對線(xiàn)路進(jìn)行巡查和維護，以保證安全運行。在不停電的狀態(tài)下對架空高壓供電線(xiàn)路進(jìn)行巡視、維修、增架、撤線(xiàn)等作業(yè)，越來(lái)越受到重視。
智能巡檢機器人可以進(jìn)行線(xiàn)路勘測、線(xiàn)路對地安全距離的監測，達到選線(xiàn)、缺陷識別、建立線(xiàn)路微機臺賬和防止樹(shù)枝碰線(xiàn)等目的；對線(xiàn)路故障進(jìn)行大范圍的快速檢查和局部的細致性檢查，迅速確定故障點(diǎn)位置、故障性質(zhì)及嚴重程度，為事故搶修、搶險的組織及指揮提供可靠的決策依據。
輸電線(xiàn)路巡檢機器人及其攜帶的巡檢設備能夠實(shí)現自動(dòng)定位、跟蹤、巡檢全過(guò)程數字化記錄等功能，可以有效支撐對輸電線(xiàn)路運行狀態(tài)的可控、能控、在控，從而實(shí)現輸電線(xiàn)路智能巡檢。智能機器人帶電巡檢技術(shù)的應用推廣可以提高作業(yè)現場(chǎng)主動(dòng)安全防護水平，實(shí)現線(xiàn)路檢修向智能輔助的帶電作業(yè)檢修模式轉變。
特別是在一些自然環(huán)境惡劣的線(xiàn)路走廊，人工巡檢勞動(dòng)強度大、巡檢周期長(cháng)，造成線(xiàn)路運行設備長(cháng)期處于未知狀態(tài)，使電網(wǎng)面臨安全風(fēng)險，巡檢機器人的應用突破了長(cháng)白山原始森林、寧夏青銅峽黃河大跨越等惡劣環(huán)境下輸電線(xiàn)路的第1次巡檢。智能巡檢機器人的應用實(shí)現電網(wǎng)缺陷精準、及時(shí)發(fā)現，降低電網(wǎng)停電率，更好地滿(mǎn)足人民用電的需求，更好地履行電網(wǎng)企業(yè)的社會(huì )責任。
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