局部放电检测仪原理

局部放电检测仪原理是很多用户想知道的，还有详细的使用方法，我们可以从不同的方面来解析，并且举例说明，这样可以更容易理解局部放电检测仪原理。想了解更多局部放电检测仪相关的问题可以关注科港动力。

一、什么是局部放电？

在理解检测仪原理之前，首先要明白什么是局部放电。
局部放电 是指在高压电气设备（如变压器、电缆、GIS等）的绝缘系统中，由于电场分布不均匀、绝缘内部存在气泡或杂质等原因，导致在局部区域发生击穿放电，但并未形成贯穿整个绝缘通道的放电现象。
可以把它想象成一段堤坝，大部分地方都很坚固，但有一个小裂缝或蚁穴在渗水。虽然水没有瞬间冲垮整个堤坝，但这种持续的渗漏会逐渐侵蚀坝体，最终导致溃坝。
同样，局部放电虽然能量很小、时间极短，但它的长期存在会持续腐蚀绝缘材料，最终可能导致整个绝缘系统的击穿，造成设备严重损坏和停电事故。因此，对局部放电进行检测是评估电气设备绝缘状况和进行故障预警的重要手段。

二、局部放电检测仪的基本原理

局部放电检测仪的核心原理是：捕捉局部放电发生时产生的各种物理和化学现象，并将其转换为可测量、可分析的电信号。
局部放电主要会产生以下几种可被检测的现象：
电脉冲：放电瞬间会产生一个陡峭的电流脉冲。
电磁波：快速变化的电流会向周围辐射电磁波，频率范围很广（从几十Hz到数GHz）。
超声波：放电瞬间会产生微小的爆炸，在绝缘介质中产生机械振动，即超声波。
光：在某些透明介质中（如SF6气体），放电会产生光辐射。
化学变化：放电会产生臭氧、氮氧化物等新的化学物质，并可能使绝缘油分解产生特征气体。
根据检测对象的不同，局部放电检测仪主要分为以下几类：

三、主要检测方法与原理详述

1. 电气检测法（最经典、最直接的方法）
这是国际电工委员会推荐的标准方法，主要用于离线或实验室检测。
检测原理：基于局部放电产生的高频电流脉冲。在试品两端发生局部放电时，会形成一个瞬时的电荷变化，这个变化会通过耦合电容在检测阻抗上产生一个脉冲电压。
核心部件：
耦合电容：为脉冲电流提供低阻抗通路。
检测阻抗：将脉冲电流转换为可测量的电压信号。
放大器：放大微弱的脉冲信号。
测量与显示系统：对信号进行处理、分析和显示。
典型电路：直接法 和 平衡法。
优点：灵敏度高，可以定量测量放电量（单位：皮库，pC），是校准其他方法的基准。
缺点：易受现场电磁干扰，通常需要停电检测，且需要与被测设备有电气连接。
2. 高频电流互感器法 / 罗格夫斯基线圈法
这是电气检测法在现场应用中最常见的形式，属于非侵入式检测。
检测原理：利用一个钳形的高频电流互感器（HFCT），套在被测设备的接地线上。当局部放电脉冲电流流过接地线时，根据电磁感应原理，会在HFCT中感应出电压信号。
优点：
安装方便，无需断开线路，属于在线检测。
抗干扰能力相对较强。
可以测量放电的幅值和频次。
应用：广泛应用于电缆、变压器、GIS等设备的接地线检测。
3. 特高频法
主要用于气体绝缘组合电器（GIS） 和变压器的检测。
检测原理：局部放电会激发出频率高达300MHz ~ 3GHz的电磁波。通过在设备腔体内或盆式绝缘子处安装特高频传感器（天线），可以接收这些电磁波信号。
优点：
检测频率高，有效地避开了现场中低频段的电力谐波干扰，抗干扰能力极强。
灵敏度非常高。
可以实现放电定位。
缺点：
无法直接标定放电量（pC），通常用dBm来表示信号强度。
信号在传播过程中衰减较大。
4. 超声波检测法
一种完全非电气的检测方法，非常安全。
检测原理：局部放电产生的声波和超声波信号（频率通常为20kHz ~ 300kHz）会通过绝缘介质传播到设备外壳。使用超声波传感器紧贴设备外壳，即可检测到这些机械振动信号，并将其转换为电信号。
优点：
对电气干扰完全免疫。
可以实现精确定位。通过多个传感器测量信号到达的时间差，可以准确定位放电点的位置。
缺点：
信号在绝缘油、固体介质中衰减很大，传播路径复杂，因此灵敏度相对较低。
易受环境机械振动噪声的影响。
5. 暂态地电压法
主要用于中压开关柜的带电检测。
检测原理：开关柜内部发生局部放电时，产生的电磁波会沿着金属柜壁传播，并在柜体表面产生一个暂态的对地电压。通过电容耦合式传感器贴在柜门上，可以测量这个电压的大小。
优点：操作简单、快速，适合开关柜的普测和筛查。
缺点：测量结果受传感器位置、柜体表面状况影响大，只能作为定性或相对比较的参考，不能精确测量放电量。
四、现代局部放电检测仪的工作流程
现代先进的局部放电检测仪通常是多技术融合的，可以同时使用多种传感器进行检测，以提高检测的准确性和可靠性。
其基本工作流程如下：
信号传感：通过HFCT、UHF、超声波、TEV等传感器捕捉原始信号。
信号调理：对信号进行放大、滤波，去除噪声，提取有效特征。
数据采集与处理：将模拟信号转换为数字信号，利用数字信号处理技术（如小波分析、FFT、模式识别）进行深入分析。
分析与诊断：
显示图谱：显示放电的PRPD谱图、波形、频谱等。

总结

总而言之，局部放电检测仪的原理就是“捕捉放电的痕迹”，通过电、声、光、化学等多种途径，将肉眼不可见的绝缘缺陷转化为可分析的数据，从而实现对高压电气设备绝缘状态的智能诊断和预警。
识别放电类型：根据图谱特征（如蘑菇云、三角驼峰等）自动或人工识别放电类型（如内部放电、表面放电、电晕放电等）。
定位与评估：结合多传感器信息进行放电点定位，并评估放电的严重程度，给出诊断结论和维护建议。