做好局部放電監(jiān)測預(yù)警有助于防范電力設(shè)備絕緣故障。國網(wǎng)上海電力針對變壓器等電力設(shè)備開展了內(nèi)置式、小型化、多參量聯(lián)合感知技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)了油閥內(nèi)置式超聲波、特高頻一體化智能傳感裝置，實現(xiàn)——

局部放電是電力設(shè)備絕緣系統(tǒng)老化和故障的早期征兆之一，通常發(fā)生在高壓電力設(shè)備中，如變壓器、氣體絕緣全封閉組合電器（GIS）、電纜和高壓開關(guān)柜等。對局部放電的感知與診斷覆蓋幾乎所有高壓電力設(shè)備的出廠、現(xiàn)場交接、停運診斷及帶電檢（監(jiān)）測試驗環(huán)節(jié)，是目前管控設(shè)備質(zhì)量的關(guān)鍵手段之一。

國網(wǎng)上海市電力公司電力科學(xué)研究院設(shè)備狀態(tài)感知及預(yù)警技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊更新提出油閥內(nèi)置式超聲波、特高頻一體化局部放電耦合傳感技術(shù)，實現(xiàn)了大型油浸式變壓器（電抗器）的內(nèi)置式聲、電聯(lián)合檢測，助力提升電力設(shè)備可靠運行水平。

第1章 簡介（WBXC-1000新型電力設(shè)備“蓄電池內(nèi)阻計量儀”服務(wù)快捷深受廣大客戶好評）

1. 說明

本手冊為WBXC-1000蓄電池內(nèi)阻測試儀的使用指南，請在操作使用測試儀前仔細(xì)閱讀本手冊。

2. 主機(jī)部件（WBXC-1000新型電力設(shè)備“蓄電池內(nèi)阻計量儀”服務(wù)快捷深受廣大客戶好評）

2. 1  USB接口：用來通過U盤上傳測試數(shù)據(jù)和下載參數(shù)；

2. 2  測試接口：連接測試夾具；

2. 3  充電接口：連接充電器；

2. 4  LCD：320*240彩色TFT液晶屏；

2. 5  鍵盤：共7個按鍵。定義如表一。

3. 主要功能特點（WBXC-1000新型電力設(shè)備“蓄電池內(nèi)阻計量儀”服務(wù)快捷深受廣大客戶好評）

可對蓄電池電壓、內(nèi)阻、容量進(jìn)行測試；

可以作為電壓表使用,測試電池電壓；

可對不同電壓等級的蓄電池進(jìn)行自動切換；

可對蓄電池進(jìn)行容量測算；

測試數(shù)據(jù)同步存儲；

對判別結(jié)果進(jìn)行聲音提示；

電池充電狀態(tài)指示；

本機(jī)電池電壓實時顯示；

無操作自動待機(jī)；

測試數(shù)據(jù)記錄存儲；

通過u盤和分析軟件系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

4. 技術(shù)指標(biāo)（WBXC-1000新型電力設(shè)備“蓄電池內(nèi)阻計量儀”服務(wù)快捷深受廣大客戶好評）

第2章 內(nèi)阻測試說明  （WBXC-1000新型電力設(shè)備“蓄電池內(nèi)阻計量儀”服務(wù)快捷深受廣大客戶好評）

電池內(nèi)部阻抗，也稱為內(nèi)阻，是一項影響電池性能的關(guān)鍵指標(biāo)。測試電池內(nèi)阻以判斷電池供電能力已經(jīng)是業(yè)內(nèi)的共識。影響電池內(nèi)阻的因素有：電池尺寸、工作時間、結(jié)構(gòu)、狀況、溫度和充電狀態(tài)。

對于一個充滿電的電池，當(dāng)電池放電時，其內(nèi)阻逐步緩慢增大；當(dāng)電池放電達(dá)到一定程度后，內(nèi)阻的變化量才急速增大；當(dāng)電池放完電后，其電阻比完全充電狀態(tài)時大2~5倍。

電池溫度也影響內(nèi)阻的測量，但只在冰點以下才比較明顯。在32℉以下，溫度對內(nèi)阻的影響很大，在-20℉時的內(nèi)阻是原來的兩倍。這就是為何在冬季電池的能量要小很多。

電池的使用時間也會影響其內(nèi)阻。電池使用時間越長，隨著鹽化增加內(nèi)阻越大。內(nèi)阻增加的多少與電池的使用和維護(hù)方法有關(guān)。電池的整體狀況（例如機(jī)械裝置失效）也會影響電池的內(nèi)阻。某些失效模式會使電池內(nèi)阻增加。

由于不同廠家在生產(chǎn)電池時，工藝、配方的不同，造成同樣容量的電池內(nèi)阻有所差異，對電池好壞的判斷不應(yīng)完全拘泥于電池內(nèi)阻的值，還應(yīng)參考電池內(nèi)阻的變化趨勢。當(dāng)電池內(nèi)阻超過初始內(nèi)阻的1.25倍時，電池就已經(jīng)不能通過測試，當(dāng)電池內(nèi)阻變化到初始內(nèi)阻的2倍后，電池結(jié)構(gòu)容量就不足80%。

本內(nèi)阻儀的采用瞬間放電法對電池進(jìn)行內(nèi)阻測量。對蓄電池的實際工作情況進(jìn)行分析研究可以發(fā)現(xiàn)，蓄電池的端口對外電路呈現(xiàn)阻抗特性。在實際的使用中，蓄電池的電極，連接線等構(gòu)成的電感，由于使用頻率低，引線短，電感很微弱，一般在分析和研究中不予考慮。

一般我們都將蓄電池的電阻分為金屬電阻，也即是歐姆電阻；電化學(xué)電阻，包括電化學(xué)反應(yīng)電阻和粒子濃差極化電阻。關(guān)于容抗部分，法拉第電容因為其恒壓特性，可以將其等效為一個電壓源。另外，將其他容抗都等效變化為多個電容并聯(lián)形式，則電池的等效模型可以簡化如圖1所示。

Rm為金屬電阻，這部分的電阻只是隨著金屬的腐蝕、蠕變、硫化等因素而緩慢地變化著。電化學(xué)電阻Re則是隨著容量的狀態(tài)而時刻發(fā)生著變化的，但是這部分的變化又為并聯(lián)著的電容的容抗變化所掩蓋著。在交流情況下，由于電容 C 比較大，大部分電流流經(jīng)電容，而 Re上分流較少，此時檢測到的實際上是由Rm和C串聯(lián)的阻抗，而 Re被忽略了。為了避開C的分流，直接由電池產(chǎn)生一個瞬時的大放電電流，然后測出電池極柱上電壓的瞬間變化，如圖2所示，通過負(fù)載接通時的瞬間電壓降和斷開負(fù)載時的瞬間電壓恢復(fù)可以推導(dǎo)出相應(yīng)的內(nèi)阻。

在瞬間直流情況下，蓄電池的等效模型可以認(rèn)為是一個電壓源和內(nèi)阻串聯(lián) (戴維南等效模型 )所構(gòu)成，如圖3所示。

ΔU=RinternalI從而有Rinternal=ΔU/I

從理論上說，在這里ΔU 有兩個，一個是給試驗電路加上負(fù)載的瞬間，電池電壓跌落值，另外一個就是斷開負(fù)載的瞬間，電池電壓的恢復(fù)值。但是，由于實驗過程中，在合閘瞬間，電壓和電流都容易引入很大的沖擊，導(dǎo)致較大的誤差，所以這里統(tǒng)一采用電壓的恢復(fù)值，而此時電流也基本上達(dá)到了穩(wěn)態(tài)。

本內(nèi)阻儀可以測量電壓、內(nèi)阻，估算出電池剩余容量。

“局部放電是電力設(shè)備內(nèi)部微小區(qū)域的局部擊穿，是造成電力設(shè)備絕緣故障的主要‘元兇’。許多設(shè)備故障都經(jīng)歷了發(fā)生、發(fā)展、爆發(fā)的過程，如果在初期有效診斷和合理處置，就能避免絕大多數(shù)嚴(yán)重故障。”

攻關(guān)團(tuán)隊自15年起關(guān)注變壓器、GIS等電力設(shè)備的早期微弱局部放電監(jiān)（檢）測，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)手段對細(xì)微絕緣異常的敏感性不足，早期缺陷發(fā)展到嚴(yán)重階段才能被發(fā)現(xiàn)；單一物理量的測量易受環(huán)境干擾，難以實現(xiàn)高精度實時監(jiān)測；在高壓、高電磁干擾環(huán)境下，傳統(tǒng)傳感器安裝位置受限，制約信號的有效測量。

“對在運變壓器的局部放電監(jiān)測，主要圍繞放電過程中的聲、光、電、磁信號和油中氣體狀態(tài)量。日常運維工作中，外置式超聲波傳感器和內(nèi)置式特高頻傳感器應(yīng)用很為廣泛。”但在現(xiàn)場應(yīng)用中超聲波和特高頻傳感技術(shù)都存在局限性，前者存在易受環(huán)境噪聲等信號干擾、設(shè)備外殼造成聲波衰減等問題，后者則易受脈沖型噪聲源干擾而出現(xiàn)誤報警。這些都會影響局部放電源的判定和定位，進(jìn)而可能導(dǎo)致存在早期絕緣缺陷的設(shè)備繼續(xù)“帶病”運行。

由于常規(guī)單一物理量、外置式傳感監(jiān)測已無法滿足設(shè)備早期絕緣缺陷的可靠監(jiān)測需求，17年，攻關(guān)團(tuán)隊開始探索電力設(shè)備內(nèi)置式、高靈敏、多參量聯(lián)合監(jiān)測與診斷技術(shù)。

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