局部放電檢測裝置校驗的方法及標準規程
局部放電(Partial Discharge, PD)檢測作為高壓電力設備絕緣狀態診斷最有效的手段之一,已在變壓器、GIS、電力電纜及開關柜等設備的預防性試驗和在線監測中得到廣泛應用。隨著檢測技術的多元化發展,局部放電檢測裝置涵蓋了脈沖電流法、特高頻法、超聲波法、高頻電流法等多種原理。不同原理的檢測裝置在量值定義、頻率響應、靈敏度指標等方面存在顯著差異,如何科學、規范地對這些裝置進行校驗,確保檢測數據的準確性和可比性,已成為電力行業計量管理的重要課題。
局部放電檢測裝置校驗的標準體系
基礎性標準
局部放電檢測裝置校驗的基礎性標準主要源于國際電工委員會IEC 60270《高電壓試驗技術 局部放電測量》及其等同采用的國家標準GB/T 7354-2018。該標準第6部分對“完整試驗回路中的測量系統的校準”作出了詳細規定,明確了校準的基本原則:即通過向試驗回路注入已知電荷量的模擬放電脈沖,對測量系統的整體增益和響應特性進行標定。這一校準理念構成了后續各類專用校準規范的方法學基礎。
脈沖電流法校準規范
脈沖電流法是目前最成熟、應用最廣泛的局部放電檢測方法,其測量頻率范圍通常為10 kHz~500 kHz。針對此類檢測裝置,國家發布了JJF 1616-2017《脈沖電流法局部放電測試儀校準規范》,電力行業發布了DL/T 356-2010《局部放電測量儀校準規范》。兩套規范在計量性能要求、校準條件、校準項目和校準方法上各有側重,但核心均圍繞電荷量的線性度、頻率帶寬、脈沖分辨時間等關鍵參數展開校準。
面向不同技術路線的校驗方法
超聲波法局部放電測試儀
超聲波法通過檢測局部放電產生的聲波信號來實現對放電的定位和嚴重程度評估,工作頻率通常在20 kHz~500 kHz之間。針對該類儀器,國家發布了JJF 1856-2020《局部放電測試儀校準規范 第1部分:超聲波法局部放電測試儀》。該校準規范規定了采用聲波發射換能器作為標準激勵源的方法,對測試儀的幅值線性度、頻率響應和方向性等性能進行校準,適用于接觸式超聲波局放測試儀的計量檢定。
高頻電流法局部放電測試儀
高頻電流法(HFCT)通過卡裝在接地線上的高頻電流互感器耦合局部放電信號,測量頻段一般為3 MHz~30 MHz。由于該頻段內傳感器特性易受分布參數影響,傳統的脈沖電流法校準方式不再適用。為此,團體標準T/GZJL 2-2023《高頻電流法局部放電測試儀校準方法》對HFCT測試儀的校準作出了專門規定,明確了采用標準脈沖發生器和網絡分析儀分別校準系統增益和傳輸阻抗的路徑,填補了該類儀器量值溯源的技術空白。
電纜局部放電測試系統檢定方法的最新修訂
電纜局部放電測試系統是電纜出廠試驗和交接試驗中的核心設備,其檢定依據為JB/T 10435-2004《電纜局部放電測試系統檢定方法》。目前該標準正在修訂中,預計于2026年發布實施。根據修訂征求意見稿,主要技術變化體現在以下方面:
第一,在試驗電壓波形峰值系數檢定中,將原有的6個檢定點(10%、20%、30%、50%、70%、90%額定電壓)簡化為3個檢定點(10%、50%、90%額定電壓),在保證檢定質量的前提下顯著提高了檢定效率。
第二,在試驗電壓輸出指示值檢定時,根據被試系統電壓等級采用差異化檢定間隔:50 kV以下每5 kV取一點,50 kV~300 kV每10 kV取一點,300 kV以上每50 kV取一點,使檢定方案更具科學性和可操作性。
第三,新增了背景噪聲的檢定要求。參照IEC 60270標準,明確定義背景噪聲為除被試品局部放電外,由試驗回路中其他部分產生的信號,包括白噪聲、廣播電波、可控硅整流器干擾等,并要求背景噪聲水平不大于4 pC。這一修訂對測試系統在復雜電磁環境下的實際檢測能力提出了明確約束。
第四,局部放電靈敏度的定義和檢定方法參照IEC 60885-3進行了修改,更加強調系統在實際電纜長度和測試頻率條件下可穩定檢測的最小放電量,提升了考核指標與工程實際的貼合度。
在線監測裝置的現場校驗方法
對于已投運的局部放電在線監測裝置,尤其是特高頻(UHF)局放監測系統,傳感器通常內置于GIS或變壓器內部,不具備拆卸送檢的條件,傳統的實驗室校驗方法難以實施。近年來,有研究提出了基于交叉比對思想的現場校驗方法,其核心思路如下。
該方法的理論依據在于:在正常運行條件下,同一電壓等級、同一接線方式的不同間隔或不同相別之間的電磁環境具有相似性,局放信號的傳播衰減特性也存在規律性。通過開展不同相間的橫向幅值比對,以及同一傳感器通道在互為輸入輸出條件下的鏡像一致性比對,采用相對幅值比較代替絕對幅值評價,可以較為有效地發現傳感器靈敏度下降、天線增益異常、信號采集板故障、安裝位置不合理等典型缺陷。
交叉比對法并非替代標準校準,而是在無法實施實驗室校準條件下的一種工程化補充方案。該方法不需要專用標準信號源和耦合裝置,可利用電力設備運行中的背景噪聲或系統自身產生的校驗脈沖作為比對標尺,操作便捷,適用于年度巡檢和日常運維中快速篩查裝置異常。
校驗工作中的若干注意事項
在實際開展局部放電檢測裝置校驗時,以下幾個方面值得重點關注。
關于校準周期,JJF 1616-2017等規范規定校準周期一般不超過1年,但對于在線監測裝置,可根據運行工況和維護記錄適當調整周期,最長不宜超過3年。
關于標準器具的溯源性,校準用標準脈沖發生器、標準電容、數字示波器等應具備有效的計量檢定/校準證書,且其測量不確定度應優于被校裝置允許誤差的1/3。
關于校準條件,實驗室校準應在溫度15 ℃~35 ℃、相對濕度不大于80 %的環境中進行,供電電源的電壓波動不應超過額定值的±10 %。現場校驗則應避開強烈的電磁干擾源,必要時采取屏蔽措施。
關于校準結果的處理,校準證書應給出各校準項目的測量結果及測量不確定度,被校裝置經校準后,應在規定期限內根據校準結果判斷其是否符合使用要求,并據此調整后續檢測工作中的置信度。
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