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開(kāi)關(guān)柜局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(HRT-JF)

一、產(chǎn)品概述

局部放電是指在電場(chǎng)的作用下,絕緣系統(tǒng)中只有部分區(qū)域發(fā)生放電,但沒(méi)有貫穿施加電壓導(dǎo)體之間的區(qū)域即尚未擊穿,這種現(xiàn)象叫局部放電。

局部放電是絕緣劣化的重要表征現(xiàn)象,是高壓絕緣絕緣故障重要隱患的前期預(yù)警信號(hào)。及時(shí)發(fā)現(xiàn)局部放電對(duì)高壓電器設(shè)備的絕緣故障意義重大,是避免重大事故的重要手段。

高壓開(kāi)關(guān)柜是使用極廣且數(shù)量最多的開(kāi)關(guān)設(shè)備。是電力系統(tǒng)的重要供配電設(shè)備,它的安全可靠運(yùn)行是基礎(chǔ)。高壓開(kāi)關(guān)柜中引起局部放電的主要原因有:導(dǎo)體、外殼內(nèi)表面上的金屬突起,常常是由于制造和安裝時(shí)造成金屬表面有較尖的毛刺;絕緣介質(zhì)的缺陷、老化和表面的污穢造成絕緣內(nèi)部或表面出現(xiàn)局部放電;高壓母線連接處、開(kāi)關(guān)電路觸頭接觸不良或斷路器觸頭接觸不良造成局部放電;高壓設(shè)備里的可以移動(dòng)的金屬微粒,主要在制造、裝配和運(yùn)行中產(chǎn)生,當(dāng)靠近高壓導(dǎo)體并未接觸時(shí),就很可能導(dǎo)致放電。

各類絕緣缺陷發(fā)展到最終擊穿,釀成事故之前,往往先經(jīng)過(guò)局部放電階段,局部放電的強(qiáng)弱能夠及時(shí)反映絕緣狀態(tài),因此通過(guò)在線監(jiān)測(cè)局部放電來(lái)判斷絕緣狀態(tài)是實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜絕緣在線監(jiān)測(cè)和診斷的有效手段。

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圖1 開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部正常狀態(tài)

圖2 開(kāi)關(guān)柜事故照片

二、產(chǎn)品技術(shù)原理綜述

???高壓開(kāi)關(guān)柜發(fā)生局部放電時(shí),將會(huì)產(chǎn)生納秒級(jí)陡度的電流脈沖。激發(fā)出頻帶很寬的電磁波。特高頻檢測(cè)傳感器(即UHF傳感器、TEV傳感器及HFCT傳感器)檢測(cè)其中的高頻電磁波頻帶在(300MHz-2000MHz),這個(gè)頻段可以有效的避開(kāi)開(kāi)關(guān)柜的電暈干擾、工頻干擾等可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)。對(duì)各種局部放電類型均比較敏感,靈敏度可到幾個(gè)PC。

UHF傳感器、TEV傳感器及HFCT傳感器采用非接觸式監(jiān)測(cè),不影響設(shè)備的正常運(yùn)行、安全可靠。我司研發(fā)的UHF傳感器采用一體式設(shè)計(jì)即接收、采集、計(jì)算與一體,避免高頻信號(hào)傳輸?shù)膿p耗。局放采集裝置采用窄帶濾波技術(shù) 、模糊算法、快速傅里葉變換、周期分組、類數(shù)據(jù)庫(kù)匹配等算法可以排除現(xiàn)場(chǎng)各種干擾。

傳感器內(nèi)部運(yùn)用DSP芯片完成計(jì)算存儲(chǔ),485總線上送至服務(wù)器。如下圖所示:

圖1 開(kāi)關(guān)柜局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)

三、局放在線監(jiān)測(cè)裝置主機(jī)

開(kāi)關(guān)柜局放在線監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)485接口和傳感器連接,經(jīng)本地高速分析處理后實(shí)時(shí)顯示各通道的局放數(shù)據(jù),還支持圖型化顯示。

3.1儀表技術(shù)參數(shù):

1特高頻傳感器接口:8路

2液晶分辨率:7寸觸摸屏 800*600

3采集卡帶寬:100MHz

4采集卡分辨率:12位

5 通訊方式:RS-485

6 通訊速率:9600,19200,38400

7 工作電源:交直流80-260V

3.2 接線端子圖:

圖4、裝置接線端子圖

3.3 裝置安裝開(kāi)孔尺寸:

局放監(jiān)測(cè)裝置安裝在儀表室柜門(mén)上

圖5、監(jiān)測(cè)裝置外形尺寸圖與開(kāi)孔尺寸圖

3.4監(jiān)測(cè)裝置操作說(shuō)明:

1.裝置通電開(kāi)機(jī)后液晶屏顯示如下界面,時(shí)鐘逐秒跳動(dòng)表示裝置正在運(yùn)行。如果顯示的并不是當(dāng)前日期和時(shí)間,請(qǐng)參考下面提及的步驟進(jìn)行設(shè)置。

裝置顯示面板采用7寸TFT觸摸屏顯示,點(diǎn)擊圖形聽(tīng)到滴聲表示點(diǎn)擊響應(yīng)。裝置初始密碼:1234 。備注:不建議客戶更改密碼,密碼只是防止誤操作的手段,更改密碼遺忘只能返廠刷機(jī)。

開(kāi)機(jī)主界面如下:

2.系統(tǒng)維護(hù)菜單操作框圖如下:

3.裝置告警處理:

裝置監(jiān)測(cè)到局部放電信號(hào)時(shí),客戶可先點(diǎn)擊確定按鈕,在查看系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)、裝置運(yùn)行參數(shù)。此時(shí)若故障仍然存在,裝置在返回主界面時(shí)將再次告警??蛻粜枰懦到y(tǒng)故障在按確定鍵查看。

四、傳感器介紹

4.1.復(fù)合型傳感器

暫態(tài)地電壓超聲波二合一傳感器(TEV/AE復(fù)合型):PRPS、PRPD、超聲波圖譜、TEV 最大值、

趨勢(shì)圖譜,以及診斷和報(bào)警。安裝在開(kāi)關(guān)柜內(nèi),壁掛式、磁吸式、固定式安裝,根據(jù)具體情況可以選擇安裝在儀表室、手車室、母線室或者電纜室。(用戶可根據(jù)監(jiān)測(cè)需要選擇傳感器)

傳感器下圖所示。

(TEV/AE復(fù)合型傳感器)

TEV復(fù)合型傳感器:1.通過(guò)其底部的強(qiáng)磁吸附,緊貼被測(cè)開(kāi)關(guān)柜表面,接收從開(kāi)關(guān)柜表面縫隙處傳出的暫態(tài)地電波信號(hào)。

2.檢測(cè)密閉設(shè)備內(nèi)部的超聲波信號(hào)

TEV/AE復(fù)合傳感器安裝與尺寸:

傳感器技術(shù)參數(shù):

1 傳感器頻帶范圍:3M~100MHz

2 超聲波頻帶范圍:20KHz~200KHz

3 傳感器頻帶范圍:1mv

4 傳感器頻帶范圍:1uv

5電源電壓:+12VDC

6頻率范圍:433Hz

7工作溫度:-20℃到+75℃

8安裝方式:磁吸式

4.2.UHF傳感器(特高頻傳感器)

通過(guò) UHF(300M—3GHz傳感器接收局部放電輻射的 UHF電磁波,實(shí)現(xiàn)局部放電的檢測(cè),這一方法叫做局部放電的特高頻 檢測(cè)方法。研究認(rèn)為,每一次局部放電過(guò)程都伴隨著正負(fù)電荷的中和,并出現(xiàn)陡 度很大的電流脈沖,同時(shí)向周圍輻射電磁波。

(UHF傳感器)

UHF傳感器:采用超高頻原理,安裝時(shí)將傳感器放置在被監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi),拾取超高頻局部放電信號(hào)。

UHF傳感器的安裝與尺寸:

1.從特高頻傳感器的背面向下推,取下傳感器固定背板。

2.按照下圖所示尺寸,在安裝位置打相距81mm的2個(gè)5mm孔,用螺絲固定上背板。

3.固定好背板后,把傳感器掛上即可。

傳感器技術(shù)參數(shù):

1 檢測(cè)信號(hào)帶寬:300MHz~2600MHz;

2 檢測(cè)信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍:60db

3 檢測(cè)靈敏度:-65dbm

4 脈沖的時(shí)間分辨率為10μs

5電源電壓:+12VDC

6電源電流:200mA

7工作溫度:-20℃到+75℃

8安裝方式:壁掛式或磁吸式

4.3.高頻電流傳感器(HFCT)

?測(cè)頻率范圍通常在 3MHz 到 30MHz 之間。高頻局部放電檢測(cè)技 術(shù)可廣泛應(yīng)用于電力電纜及其附件、變壓器、電抗器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)等電力設(shè)備的局 放檢測(cè),其高頻脈沖電流信號(hào)可以由電感式耦合傳感器或電容式耦合傳感器進(jìn)行

耦合,也可以由特殊設(shè)計(jì)的探針對(duì)信號(hào)進(jìn)行耦合。高頻局部放電檢測(cè)方法,根據(jù)傳感器類型主要分為電容型傳感器和電感型傳 感器。電感型傳感器中高頻電流傳感器(High Frequency Current Transformer , HFCT)具有便攜性強(qiáng)、安裝方便、現(xiàn)場(chǎng)抗干擾能力較好等優(yōu)點(diǎn),因此應(yīng)用最為廣 泛,其工作方式是對(duì)流經(jīng)電力設(shè)備的接地線、中性點(diǎn)接線以及電纜本體中放電脈 沖電流信號(hào)進(jìn)行檢測(cè),高頻電流傳感器多采用羅格夫斯基線圈結(jié)構(gòu)。一般用于高壓電纜局部放電監(jiān)測(cè)。

(HFCT電纜型傳感器)

HFCT電纜型傳感器:1.將電纜屏蔽線穿過(guò)HFCT傳感器,?屏蔽線傳播的局部放電信號(hào)耦合到該傳感器。

2.檢測(cè)電纜室內(nèi)部放電超聲波信號(hào)

HFCT傳感器安裝與尺寸:

傳感器技術(shù)參數(shù):

1 傳感器頻帶范圍:3M~100MHz

2 超聲波頻帶范圍:20KHz~200KHz

3 傳感器頻帶范圍:1mv

4 傳感器頻帶范圍:1uv

5電源電壓:+12VDC

6頻率范圍:433Hz

7安裝方式:螺絲固定

4.4.智慧型傳感器

從聲/光/電/熱多角度、立體化監(jiān)測(cè)。將我公司研發(fā)的多種傳感器,利用集成電路技術(shù)、綜合算法集成為一體化傳感器。包括UHF、TEV/AE、放電弧光傳感器、壓力傳感器、環(huán)境溫濕度傳感器、煙霧傳感器,接收分析無(wú)線觸點(diǎn)溫度傳感器。

檢測(cè)技術(shù)

監(jiān)測(cè)帶寬

靈敏度

測(cè)量范圍

響應(yīng)速度

UHF

300-2600MHz

2pC

2pC-10000pC

2nS

TEV

3-100MHz


0~60dBmV

?

2nS

AE

20KHz~200KHz


-10~60dBuV

?

2nS

放電弧光捕捉

200~1000 nm



7MS

環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)


±5%

溫度:20~200℃

濕度:0%RH~100%RH

1S

無(wú)線測(cè)溫技術(shù)

±1℃(0~75℃),±2℃(-20~150℃)

-25~+150℃

5S

煙霧報(bào)警技術(shù)


<5S

外殼

鋁合金殼體




微型無(wú)線測(cè)溫傳感器:

圖15 無(wú)線無(wú)源傳感器實(shí)物圖

圖16 微型無(wú)線無(wú)源溫度傳感器尺寸圖(單位MM)

2)無(wú)線測(cè)溫發(fā)射端安裝說(shuō)明

傳感器類型

參數(shù)介紹

無(wú)線溫度傳感器(無(wú)源)

傳感器結(jié)構(gòu):

①取電合金片:用于感應(yīng)取電

②硅膠表帶 ?:模塊主體

③傳感器溫度探頭 :用耐高溫扎帶捆綁于測(cè)溫部位,檢測(cè)測(cè)溫部位溫度

參數(shù)

溫度測(cè)量范圍:-25~+200℃

測(cè)量精度:±1℃(0~75℃),±2℃(-20~150℃)

溫度采樣頻率:默認(rèn)10秒

無(wú)線頻率:433MHz

無(wú)線傳輸距離:≤200米(433MHz)

工作電源:感應(yīng)取電

啟動(dòng)電流:>15A(滿足國(guó)家能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/T 42086-2016規(guī)定的啟動(dòng)電流 : 不大于0.05倍一次額定電流(大于400A)或20A)

安裝方式:捆綁式

主體尺寸:46mm*35mm*21mm,表帶總長(zhǎng):380mm

安裝部位

移開(kāi)式高壓開(kāi)關(guān)柜:母排,?靜觸頭,電纜搭接等部位。

固定式高壓開(kāi)關(guān)柜:母排,?隔離刀閘,電纜搭接等部位。

安裝

第一步:預(yù)計(jì)安裝部位長(zhǎng)度,拿取電合金片。

無(wú)線溫度傳感器(無(wú)源)

第二步:把取電片插入傳感器。

第三步:將模塊纏繞在取電部位(電流主路),并拉緊折疊兩側(cè)的合金片,然后把尾部反折過(guò)來(lái),壓緊。

第四步:用硅膠表帶包住取電片,并綁緊。然后用扎帶把溫度探頭捆綁在測(cè)溫部位上。

安裝注意事項(xiàng):

1、斷路器動(dòng)觸頭安裝如圖:

注意:測(cè)溫模塊盡量往后靠與接觸頭保持距離,確保有足夠的安全距離。測(cè)溫探頭固定緊防止來(lái)回晃動(dòng)。

注意:模塊與模塊之間有足夠的安全距離,禁止緊挨在一起,以免在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)放電情況。測(cè)溫探頭固定緊防止來(lái)回晃動(dòng)。

六、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝示意

系統(tǒng)主要由傳感器和局放在線監(jiān)測(cè)裝置二部分組成,傳感器和監(jiān)測(cè)主機(jī)間通過(guò)485數(shù)據(jù)總線鏈接。每個(gè)監(jiān)測(cè)主機(jī)可以帶8個(gè)傳感器。如下圖所示:

監(jiān)測(cè)軟件界面:

上位機(jī)監(jiān)測(cè)軟件根據(jù)客戶一次圖分布設(shè)計(jì)界面,屬于項(xiàng)目定制。常規(guī)界面如下: