暂态地电压检测技术

精心整理第六章暂态地电压局部放电检测技术

第一节暂态地电压检测技术概述

一、暂态地电压检测技术的发展历程

暂态地电压检测技术（又称为TEV，Transient Earth Voltage）最早是由英国的Dr. John Reeves 于1974年首次提出，他发现电力设备内部局部放电脉冲激发的电磁波能在设备金属壳体上产生一

从

了

测；

放电模型暂态地电压检测技术超声波局放检测技术

沿面放电模型不敏感敏感、有效

尖端放电模型敏感、有效敏感、有效

三、应用情况

上世纪70年代，暂态地电压检测技术被首次提出，由于其简单、实用的特性，逐步被各国电网公司认可。目前已在英国、中东、新加坡、香港等40多个国家和地区广泛应用，积累了30多年的现场应用经验。

2005年前后，暂态地电压检测技术开始传入国内。2006年起，通过与新加坡新能源电网公司进行同业对标，以北京、上海、天津为代表的一批国内电网公司率先引进暂态地电压检测技术，开展现场检测应用，并成功发现了多起开关柜内部局部放电案例，为该技术的推广应用积累了宝贵经验。暂态地电压检测技术在2008年北京奥运会、2010年上海世博会、2010年广州亚运会等大型

年，在

程》为进范》

1

如

遇到不连续的金属断开或绝缘连接处时，电流行波会由金属柜体的内表面转移到外表面，并以电磁波形式向自由空间传播，且在金属柜体外表面产生暂态地电压，而该电压可用专门设计的暂态地电压传感器进行检测。具体如图6.1所示。

图6.1：暂态地电压信号的产生机理示意图

由于配电设备柜体存在电阻，局部放电产生的电流行波在传播过程中必然存在功率损耗，金属柜体表面产生的暂态地电压也就不仅与局部放电量有关，还会受到放电位置、传播途径以及箱体内

部结构和金属断口大小的影响。因此，暂态地电压信号的强弱虽与局部放电量呈正比，但比例关系却复杂、多变且难以预见，也就无法根据暂态地电压信号的测量结果定量推算出局部放电量的多少。

暂态地电压传感器类似于传统的RF耦合电容器，其壳体兼做绝缘和保护双重功能。当金属柜体外表面出现快速变化的暂态地电压信号时，传感器内置的金属极板上就会感生出高频脉冲电流信号，此电流信号经电子电路处理后即可得到局部放电的强度。

如果在配电设备柜体表面同时放置两只暂态地电压传感器，则局部放电源发出的电磁波脉冲经过不同的路径先后传播到两只暂态地电压传感器，仪器通过比较或者测量电磁脉冲到达两只传感器

2

dBmV、dBμV

2.1

暂态

号，其对应的dBmV值则为60。显然，幅值变化范围为1000倍的暂态地电压信号被压缩到100以内。

2.2、dBμV

对于高压开关柜来说，其局部放电所产生的超声波信号幅值变化比暂态地电压还要大，范围约在0.5μV~100mV之间。超声波测量系统一般以电压为基准，以dBμV为单位进行测量。

按照标准定义，dBμV 是以1uV 为基准，测量电压m V （有效值或者峰-峰值）以μV 为单位进行的测量。即有：

⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=V V dBuV m μ1log 20 （6-2）

根据定义，对于0.5μV 的超声波信号，其对应的dB μV 值为-6；而对于100mV 的超声波信号，其对应的dB μV 值则为100。显然，幅值变化范围为20000倍的超声波信号被压缩到100以内。

2.3、dBm 有：

()()75

.48100075log 101log 2011000275-=⨯-⎪⎭

⎫ ⎝⎛=⎪⎭

⎝⋅⨯dBmV mV V mV R m m （6-5） 2.4、dBmV 、dB μV 和dBmW 之间的相互转换

根据前面的定义，可知：

6060+=⇔-=dBmV dBuV dBuV dBmV （6-6）

75.4899.467550+=+=dBm dBm dBmV （6-7）

二、暂态地电压传感器的工作原理

暂态地电压传感器的原理电路如图6-2所示。

图6-2：暂态地电压传感器原理示意图

暂态地电压传感器是一个前面覆盖有PVC 塑料的金属盘，并用同轴屏蔽电缆引出。PVC 塑料一方面充当绝缘材料，另一方面对传感器起到保护和支撑作用。测量时，暂态地电压传感器抵触在开关柜金属柜体上面，裸露的金属柜体可看作平板电容器的一个极板，而暂态地电压传感器则可看

为用电

（2）暂态地电压检测设备的测量结果与暂态地电压信号的频谱特性密切相关。不同放电类型的放电，即便具有相同的放电强度，暂态地电压检测设备也可能会给出不同的检测结果；

（3）暂态地电压法的测量结果与检测仪器内部的阻抗参数有关。

三、暂态地电压检测设备的基本组成及原理

暂态地电压检测仪器的组成框图见图6-3，主要分暂态地电压信号检测和信号定位两大功能。

图6-3：暂态地电压检测设备框图

1、暂态地电压检测功能

暂态地电压检测仪器由TEV传感器及其信号调理电路、模数转换电路、微处理器电路、人机接口、存储器、通讯接口和电源管理单元组成。信号调理电路负责将微弱的暂态地电压信号转换为合适的信号电平、波形和频率；模数转换电路负责将信号调理电路输出的模拟信号转换为数字信号，并提供给微处理器系统，实现信号的处理、分析和存储；人机接口电路实现操作者与检测设备的信息交互；数据存储电路实现检测数据和设备信息的就地存储；通讯接口电路用于实现检测设备终端与数据管理系统的信息交换；电源管理单元负责电源的电压变换和储能部件的充电管理及监

测。

峰值检

测量局部放电。对便携式检测设备的采样率要求提出过高的技术要求毫无必要；

（4）重复率过高的局部放电信号将会导致峰值检波电路的输出存在很大的直流分量，不同的信号提取算法可能会导致不同的测量结果。

2、暂态地电压定位功能