HDJF-5A超声波局部放电检测仪使用时域信号波形与PRPD图谱

 

一、PRPD与PRPS图谱的定义与核心差异

1. ‌PRPD图谱‌（Phase Resolved Partial Discharge）
2. 全称为相位解析局部放电图谱，以‌工频相位‌（0°-360°）为横坐标、‌放电幅值‌（如dBμV）为纵坐标，在二维坐标系中展示放电信号与电源相位的关联性。其核心作用在于通过相位分布特征（如50Hz/100Hz相关性）判断放电类型（如空隙放电、表面放电等）‌1
3. ‌PRPS图谱‌（Phase Resolved Pulse Spectrum/Shape）
4. 属于三维图谱，新增‌时间维度‌（或工频周期数），通过工频相位-幅值-周期数的三维坐标系统，记录连续多个周期内放电脉冲的时空演变过程，可追溯放电动态特性（如间歇性放电、脉冲簇模式）‌

二、图谱特征对比

特征维度PRPD图谱PRPS图谱‌坐标系‌二维（相位-幅值）三维（相位-幅值-周期数）‌数据呈现‌统计相位分布密度（热力图或散点图）动态显示脉冲序列（竖线表示脉冲）‌4

‌分析重点‌放电类型识别（如内部缺陷分类）放电演化规律（如脉冲重复频率、簇状放电）‌3

三、典型应用场景

1. ‌PRPD图谱‌

• 快速判断设备是否存在绝缘缺陷（如电缆终端气隙放电）‌5
• 区分干扰信号（如背景噪声与真实放电的相位分布差异）‌5

1. ‌PRPS图谱‌

• 监测放电活动的时间演化（如变压器内部放电从偶发到持续的过程）‌4
• 复杂放电模式分析（如GIS中多源放电的时空分离）‌3

四、操作联动性

在高压设备检测中，‌PRPD与PRPS通常联合使用‌：

• ‌PRPD用于初步定位缺陷类型‌（通过相位相关性筛选特征信号）‌1
• ‌PRPS用于深度分析放电动态特性‌（结合时间轴观察放电发展规律）‌3
• 例如：检测GIS设备时，PRPD可识别悬浮电位放电，而PRPS可进一步分析其脉冲重复频率是否与机械振动频率关联‌

HDJF-5A超声波局部放电检测仪图谱模式

时域信号波形与PRPD图谱

HDJF-5A可提供时域信号波形、PRPD图谱和PRPS图谱。华顶电力的开机后默认展现时域信号波形和PRPD相位图谱，如下图所示：

此界面上方为时域信号波形区域，实时显示采集到的信号，下方为PRPD相位图谱，随着时间的变化，PRPD图谱会不断重绘放电信号与相位之间的关系，PRPD图谱的意义在于可以根据相位与放电幅值之间的关系分析出当前设备的放电特征是否具有50Hz与100Hz相关性、放电信号在相位区间的重复性等。

时域信号波形 PRPD图谱

PRPS图谱

PRPS图谱是与放电幅值、相位与时间三者相关的三维图谱，能全面反应出三者之间一一对应的关系，更能形象的反应当前设备放电的特征，华顶电力结合PRPD图谱可更加方便的分析出当前放电属于何种放电类型。

在默认的测试界面下，按下图标“”将会重新开始图谱数据统计，完成设定的周期数（可在设置界面中设定）数据采样后自动形成PRPS图谱并自动弹出PRPD与PRPS图谱显示界面。

PRPD与PRPS图谱

先以GIS为例，现场测试时需配置特高频UHF传感器，频率范围为300 ~ 2000MHz，传感器宜放置在绝缘盆位置，如下图所示，高频局放信号只能在非金属位置检测到，如使用接触式超声波传感器检测则可以在整个罐体检测。

典型的放电类型与放电图谱

自由金属颗粒放电

自由金属颗粒放电为金属颗粒和金属颗粒之间的局部放电以及金属颗粒和金属部件间的局部放电。此类放电幅值分布较广，放电时间间隔不稳定，其极性效应不明显，在整个工频周期相位均有放电信号分布。

‌1. 电晕放电（Corona Discharge）‌

• ‌PRPD图谱特征‌：
• 正负半周对称分布（相位0°-180°和180°-360°均有密集点）
• 幅值离散度高（散点分布范围广，无显著聚集峰）
• ‌案例‌：架空线路绝缘子表面电晕（受湿度影响，夜间放电幅值增强）
• ‌PRPS图谱特征‌：
• 时间轴上呈周期性重复（每工频周期出现两次放电簇）
• 幅值随湿度变化波动（雨季幅值升高30%~50%）

‌2. 内部气隙放电（Internal Void Discharge）‌

• ‌PRPD图谱特征‌：
• 放电集中在工频电压峰值附近（相位60°-120°和240°-300°）
• 幅值分布呈指数衰减（高幅值点少，低幅值点密集）
• ‌案例‌：高压电缆绝缘层内部气泡放电（局放量>500pC时PRPD出现“彗尾”特征）
• ‌PRPS图谱特征‌：
• 放电脉冲在时间轴上连续出现（无间歇性中断）
• 幅值随时间逐渐增大（绝缘劣化导致放电强度每周增加5%~10%）

‌3. 表面爬电（Surface Tracking）‌

• ‌PRPD图谱特征‌：
• 相位分布宽泛（覆盖120°-240°范围）
• 存在幅值阶跃（因局部碳化路径形成导致突发性放电）
• ‌案例‌：变压器套管表面污秽放电（PRPD出现多峰分布，与污秽分布相关）
• ‌PRPS图谱特征‌：
• 时间轴上呈现间歇性放电（放电持续3-5个周期后停止，反复出现）
• 幅值突变点与温度升高同步（温升10℃时幅值跳变2倍以上）

‌4. 悬浮电极放电（Floating Potential Discharge）‌

• ‌PRPD图谱特征‌：
• 全相位随机分布（无工频相关性）
• 幅值集中（标准差<3dB，类似“云雾状”分布）
• ‌案例‌：GIS设备金属微粒放电（PRPD相位分布与机械振动频率相关）
• ‌PRPS图谱特征‌：
• 放电脉冲在时间轴上随机出现（无固定周期规律）
• 幅值波动与机械振动同步（振动频率50Hz时幅值调制明显）

‌5. 多源混合放电（案例：变压器内部复合缺陷）‌

• ‌PRPD图谱‌：
• 叠加两种相位分布（如60°-120°的内部放电 + 随机分布的悬浮放电）
• 幅值分布呈现双峰特征（需结合滤波技术分离信号）
• ‌PRPS图谱‌：
• 时间轴显示交替放电模式（前10周期间歇性表面放电，后续转为持续内部放电）
• 三维图谱中可分离不同放电源的相位-时间轨迹（如图示红、蓝信号簇）

‌图谱解读技巧‌

 

1. ‌PRPD快速诊断‌：

• 若相位分布与工频无关 → 优先排除电磁干扰
• 正负半周不对称 → 提示存在直流分量或绝缘材料非线性

1. ‌PRPS动态分析‌：

• 时间轴上的脉冲密度变化 → 反映放电活动的发展速度
• 幅值-相位相关性 → 判断放电是否受机械振动或温度影响
• ‌1. 电晕放电（Corona Discharge）‌
• ‌PRPD图谱特征‌：
• 正负半周对称分布（相位0°-180°和180°-360°均有密集点）
• 幅值离散度高（散点分布范围广，无显著聚集峰）
• ‌案例‌：架空线路绝缘子表面电晕（受湿度影响，夜间放电幅值增强）
• ‌PRPS图谱特征‌：
• 时间轴上呈周期性重复（每工频周期出现两次放电簇）
• 幅值随湿度变化波动（雨季幅值升高30%~50%）
• ‌2. 内部气隙放电（Internal Void Discharge）‌
• ‌PRPD图谱特征‌：
• 放电集中在工频电压峰值附近（相位60°-120°和240°-300°）
• 幅值分布呈指数衰减（高幅值点少，低幅值点密集）
• ‌案例‌：高压电缆绝缘层内部气泡放电（局放量>500pC时PRPD出现“彗尾”特征）
• ‌PRPS图谱特征‌：
• 放电脉冲在时间轴上连续出现（无间歇性中断）
• 幅值随时间逐渐增大（绝缘劣化导致放电强度每周增加5%~10%）
• ‌3. 表面爬电（Surface Tracking）‌
• ‌PRPD图谱特征‌：
• 相位分布宽泛（覆盖120°-240°范围）
• 存在幅值阶跃（因局部碳化路径形成导致突发性放电）
• ‌案例‌：变压器套管表面污秽放电（PRPD出现多峰分布，与污秽分布相关）
• ‌PRPS图谱特征‌：
• 时间轴上呈现间歇性放电（放电持续3-5个周期后停止，反复出现）
• 幅值突变点与温度升高同步（温升10℃时幅值跳变2倍以上）
• ‌4. 悬浮电极放电（Floating Potential Discharge）‌
• ‌PRPD图谱特征‌：
• 全相位随机分布（无工频相关性）
• 幅值集中（标准差<3dB，类似“云雾状”分布）
• ‌案例‌：GIS设备金属微粒放电（PRPD相位分布与机械振动频率相关）
• ‌PRPS图谱特征‌：
• 放电脉冲在时间轴上随机出现（无固定周期规律）
• 幅值波动与机械振动同步（振动频率50Hz时幅值调制明显）
• ‌5. 多源混合放电（案例：变压器内部复合缺陷）‌
• ‌PRPD图谱‌：
• 叠加两种相位分布（如60°-120°的内部放电 + 随机分布的悬浮放电）
• 幅值分布呈现双峰特征（需结合滤波技术分离信号）
• ‌PRPS图谱‌：
• 时间轴显示交替放电模式（前10周期间歇性表面放电，后续转为持续内部放电）
• 三维图谱中可分离不同放电源的相位-时间轨迹（如图示红、蓝信号簇）
• ‌图谱解读技巧‌

1. ‌PRPD快速诊断‌：

• 若相位分布与工频无关 → 优先排除电磁干扰
• 正负半周不对称 → 提示存在直流分量或绝缘材料非线性

1. ‌PRPS动态分析‌：

• 时间轴上的脉冲密度变化 → 反映放电活动的发展速度
• 幅值-相位相关性 → 判断放电是否受机械振动或温度影响