局部放電檢測裝置校驗的方法及標準規(guī)程
局部放電(Partial Discharge, PD)檢測作為高壓電力設備絕緣狀態(tài)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(jiān)測中得到廣泛應用。隨著檢測技術的多元化發(fā)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(guī)范地對這些裝置進行校驗,確保檢測數(shù)據(jù)的準確性和可比性,已成為電力行業(yè)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(tǒng)的校準”作出了詳細規(guī)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(tǒng)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(xù)各類專用校準規(guī)范的方法學基礎。
脈沖電流法校準規(guī)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(fā)布了JJF 1616-2017《脈沖電流法局部放電測試儀校準規(guī)范》,電力行業(yè)發(fā)布了DL/T 356-2010《局部放電測量儀校準規(guī)范》。兩套規(guī)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(shù)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(chǎn)生的聲波信號來實現(xiàn)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(fā)布了JJF 1856-2020《局部放電測試儀校準規(guī)范 第1部分:超聲波法局部放電測試儀》。該校準規(guī)范規(guī)定了采用聲波發(fā)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(nèi)傳感器特性易受分布參數(shù)影響,傳統(tǒng)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(guī)定,明確了采用標準脈沖發(fā)生器和網(wǎng)絡分析儀分別校準系統(tǒng)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(tǒng)檢定方法的最新修訂
電纜局部放電測試系統(tǒng)是電纜出廠試驗和交接試驗中的核心設備,其檢定依據(jù)為JB/T 10435-2004《電纜局部放電測試系統(tǒng)檢定方法》。目前該標準正在修訂中,預計于2026年發(fā)布實施。根據(jù)修訂征求意見稿,主要技術變化體現(xiàn)在以下方面:
第一,在試驗電壓波形峰值系數(shù)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(jù)被試系統(tǒng)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(chǎn)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(tǒng)在復雜電磁環(huán)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(tǒng)在實際電纜長度和測試頻率條件下可穩(wěn)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(jiān)測裝置的現(xiàn)場校驗方法
對于已投運的局部放電在線監(jiān)測裝置,尤其是特高頻(UHF)局放監(jiān)測系統(tǒng),傳感器通常內(nèi)置于GIS或變壓器內(nèi)部,不具備拆卸送檢的條件,傳統(tǒng)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(xiàn)場校驗方法,其核心思路如下。
該方法的理論依據(jù)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(huán)境具有相似性,局放信號的傳播衰減特性也存在規(guī)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(fā)現(xiàn)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(tǒng)自身產(chǎn)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(guī)范規(guī)定校準周期一般不超過1年,但對于在線監(jiān)測裝置,可根據(jù)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(fā)生器、標準電容、數(shù)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(yōu)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(huán)境中進行,供電電源的電壓波動不應超過額定值的±10 %?,F(xiàn)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(jīng)校準后,應在規(guī)定期限內(nèi)根據(jù)校準結果判斷其是否符合使用要求,并據(jù)此調整后續(xù)檢測工作中的置信度。
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