“新型電力系統(tǒng)的發(fā)展離不開(kāi)電力電子技術(shù)，功率器件是電力電子裝置的核心。要實(shí)現(xiàn)原始更新，不受制于國(guó)外技術(shù)影響，就要突破碳化硅器件和應(yīng)用的關(guān)鍵核心技術(shù)。”

碳化硅具有更寬的禁帶寬度、更高的導(dǎo)熱率、更大的電子飽和漂移速度。禁帶越寬，價(jià)帶電子要進(jìn)入導(dǎo)帶成為自由電子所需的額外能量就越大，耐壓水平就越高；更高的導(dǎo)熱率可以實(shí)現(xiàn)更好的散熱性能，通流能力更大；碳化硅的電子飽和漂移速度是硅的2倍，可以使開(kāi)關(guān)速度更快。

具有高電壓、大電流、快速開(kāi)關(guān)特點(diǎn)的碳化硅器件十分適合用于新一代電力電子裝備。國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“戰(zhàn)略性先進(jìn)電子材料”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)負(fù)責(zé)人楊霏說(shuō)：“碳化硅器件理論上具有高結(jié)溫、高電壓、低損耗的特點(diǎn)，非常適合在電網(wǎng)應(yīng)用。它的廣泛應(yīng)用將推動(dòng)電網(wǎng)的電力電子化進(jìn)程。”

概述（LYPCD-4000UHF在線(xiàn)局放儀數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠）

系統(tǒng)介紹

可配合使用特高頻傳感器、TEV傳感器、聲電組合傳感器、超聲傳感器和寬頻帶電流互感器（HFCT）在線(xiàn)檢測(cè)變壓器、高壓開(kāi)關(guān)柜、GIS、電纜接頭等高壓設(shè)備的局部放電情況。攜帶方便、測(cè)量快速，抗干擾能力強(qiáng)，便于現(xiàn)場(chǎng)使用。

其配置軟件具有實(shí)時(shí)波形圖、*大峰值顯示、定位等功能，軟件也可以詳查分析某個(gè)相位波形，窗口隨意放大和縮小，也可以對(duì)該段數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，分析放電波形的頻譜含量，使放電波形之間更具可比性，全方位統(tǒng)計(jì)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，減少試驗(yàn)中非穩(wěn)定性因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。

本儀器采用自動(dòng)或手動(dòng)記錄保存試驗(yàn)數(shù)據(jù)和瞬態(tài)放電波形，提供后期數(shù)據(jù)分析參考。

技術(shù)參數(shù)（LYPCD-4000UHF在線(xiàn)局放儀數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠）

引用標(biāo)準(zhǔn)（LYPCD-4000UHF在線(xiàn)局放儀數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠）

高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求 DL/T 593

3.6kV～～40.5kV 交流金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 DL/T 404

3.6kV～～40.5kV 交流金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 GB 3906

局部放電測(cè)量GB/T 7354

電力設(shè)備局部放電現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量導(dǎo)則 DL/T 417

高電壓試驗(yàn)技術(shù) 第1部分：一般試驗(yàn)要求 GB/T 16927.1

高電壓試驗(yàn)技術(shù) 第2部分：測(cè)量系統(tǒng) GB/T 16927.2

高電壓試驗(yàn)技術(shù) 第3 部分: 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的定義及要求 GB/T 16927.3

各種高壓設(shè)備測(cè)量

變壓器測(cè)量（LYPCD-4000UHF在線(xiàn)局放儀數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠）

1、超聲波法檢測(cè)原理

當(dāng)變壓器內(nèi)部產(chǎn)生放電信號(hào)時(shí)，除產(chǎn)生放電脈沖電流沿容性回路傳輸外，同時(shí)還會(huì)激發(fā)出機(jī)械波（超聲波）信號(hào)通過(guò)變壓器油向四周輻射傳播。雖然電力變壓器的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但是變壓器的整個(gè)器身內(nèi)充滿(mǎn)了變壓器油，而繞組、絕緣材料、支撐、夾件、引線(xiàn)等部件均浸在油中，由于變壓器油為超聲波的良好傳播媒介，這為在箱壁外側(cè)檢測(cè)局放產(chǎn)生的超聲信號(hào)提供了有力條件。所以，在變壓器的箱壁外側(cè)安放超聲波傳感器可以接收到內(nèi)部較大的放電信號(hào)。

2、 脈沖電流法檢測(cè)原理(HFCT)

由電力變壓器的結(jié)構(gòu)所決定，其繞組除匝間電容外還與鐵心之間存在幾百甚至幾千皮法的分布電容，同時(shí)繞組與油箱間也存在上百皮法的分布電容。當(dāng)變壓器的繞組等主絕緣回路中發(fā)生局部放電時(shí)，其產(chǎn)生的高頻信號(hào)覆蓋了從幾十千赫茲到幾十兆赫茲，甚至到千兆赫茲，由于幾百皮法電容對(duì)于幾百千赫茲以上的高頻信號(hào)相當(dāng)于通路，所以放電信號(hào)就會(huì)向所有與放電點(diǎn)有容性關(guān)系的回路中傳播，其中一條回路必然包括鐵心接地回路。所以在鐵心接地線(xiàn)上安裝高頻電流互感器可有效接收變壓器內(nèi)放電信號(hào)。

開(kāi)關(guān)柜測(cè)量（LYPCD-4000UHF在線(xiàn)局放儀數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠）

1、開(kāi)關(guān)柜超聲波法檢測(cè)原理

局部放電現(xiàn)象存在多樣性特征，發(fā)生放電時(shí)，不僅輻射出電磁波信號(hào)，也會(huì)出現(xiàn)聲波發(fā)射現(xiàn)象，局部放電部分能量會(huì)以聲波的形式向周?chē)鷤鞑?。利用超聲波傳感器即可測(cè)試這些聲脈沖，從而也可反映局部放電的狀況。通過(guò)測(cè)試局部放電信號(hào)中聲波特征的方法稱(chēng)為超聲波法。開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生聲波。放電產(chǎn)生的聲波的頻譜很寬，可以從幾十赫茲到幾十兆赫茲，其中頻率低于20 kHz 的信號(hào)能夠被人耳聽(tīng)到，而高于這一頻率的超聲波信號(hào)必須用超聲波傳感器才能接收到。

2、 地電波法檢測(cè)原理（開(kāi)關(guān)柜專(zhuān)用）

當(dāng)開(kāi)關(guān)柜的對(duì)地絕緣部分發(fā)生局部放電時(shí)，高壓帶電導(dǎo)體對(duì)接地金屬殼之間就有少量電容性放電電量，這種電容性放電電量的特點(diǎn)是電量很?。◣渍追种粠?kù)倫），持續(xù)時(shí)間很短（幾納秒）。由于放電點(diǎn)在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部，電磁波產(chǎn)生的電壓脈沖在金屬外殼內(nèi)表面?zhèn)鞑?，被金屬外殼所屏蔽。如果屏蔽層是連續(xù)的，則無(wú)法在外部檢測(cè)到放電信號(hào)。實(shí)際上，屏蔽層通常在金屬箱體的接縫處、氣體開(kāi)關(guān)的絕緣襯墊、墊圈的連接處、電纜絕緣終端等部位因破損而導(dǎo)致不連續(xù)。當(dāng)電壓脈沖通過(guò)這些不連續(xù)處時(shí)，將通過(guò)這些通道傳播出去，然后沿著金屬殼外表傳到大地，同時(shí)在開(kāi)關(guān)柜的金屬箱體上產(chǎn)生一個(gè)暫態(tài)對(duì)地電壓（一般在幾十毫伏到幾伏，而且時(shí)間只能維持幾納秒），可以在運(yùn)行中的開(kāi)關(guān)柜金屬外箱殼上放置電容耦合式傳感器來(lái)檢測(cè)這個(gè)信號(hào)。

暫態(tài)對(duì)地電壓法檢測(cè)部位主要是母排（連接處、穿墻套管，支撐絕緣件等）、斷路器，CT、PT、電纜接頭等部件所對(duì)應(yīng)到開(kāi)關(guān)柜柜壁的位置，這些部件大部分位于開(kāi)關(guān)柜前面板中部及下部，后面板上部、中部及下部、側(cè)面板的上部、中部及下部。開(kāi)關(guān)柜暫態(tài)對(duì)地電壓法檢測(cè)部位可參考圖 5進(jìn)行測(cè)試。

電纜及附件測(cè)量

1、聲電組合探測(cè)器檢測(cè)原理

電纜發(fā)生局部放電時(shí)產(chǎn)生超聲波和電磁波，并以故障點(diǎn)為中心向四周輻射，其中電磁波傳播速度遠(yuǎn)大于超聲波，在距離故障點(diǎn)一定距離測(cè)量時(shí)，電磁波信號(hào)與超聲波信號(hào)有時(shí)間差，根據(jù)時(shí)間差計(jì)算放電位置，組合探測(cè)器利用這一原理，同時(shí)測(cè)量電磁波信號(hào)和超聲波信號(hào)，根據(jù)信號(hào)時(shí)間差計(jì)算當(dāng)前故障點(diǎn)所處位置。

2、脈沖電流法檢測(cè)原理(HFCT) 

在電纜中，導(dǎo)線(xiàn)和金屬屏蔽之間由絕緣材料隔開(kāi)形成分布電容，該電容只有幾百皮法，對(duì)高頻信號(hào)為良導(dǎo)體。因此，高頻的局放信號(hào)由分布電容對(duì)接地引線(xiàn)構(gòu)成回路傳輸，在電纜接頭屏蔽接地線(xiàn)上安裝寬頻帶電流互感器（HFCT）可檢測(cè)到放電脈沖信號(hào)，并能夠確定局部放電的量值。

目前，在全球碳化硅產(chǎn)業(yè)格局中，我國(guó)企業(yè)雖然在碳化硅襯底、外延和器件方面均有布局，但仍處于追趕階段。為打破國(guó)際壟斷，實(shí)現(xiàn)我國(guó)電力電子器件和裝備的原始更新，在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“戰(zhàn)略性先進(jìn)電子材料”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)支持下，國(guó)網(wǎng)智研院于2012年成立碳化硅功率器件攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，自主攻關(guān)碳化硅芯片和封裝兩大核心關(guān)鍵技術(shù)。歷經(jīng)10年研究，相關(guān)技術(shù)達(dá)到國(guó)際同等水平并通過(guò)第三方檢測(cè)。

高壓模塊多芯片并聯(lián)封裝對(duì)芯片提出了電壓高、電流大、一致性好的更高要求。碳化硅功率器件攻關(guān)團(tuán)隊(duì)基于自主研制的低缺陷厚外延材料，提出了低表面電場(chǎng)強(qiáng)度的高壓芯片終端結(jié)構(gòu)，攻克了高質(zhì)量柵氧、短溝道自對(duì)準(zhǔn)技術(shù)等關(guān)鍵工藝，破解了設(shè)計(jì)和工藝兼容性差、導(dǎo)通電阻大、碎片率高等難題，在國(guó)內(nèi)第1次掌握了6英寸碳化硅芯片全流程工藝。團(tuán)隊(duì)于國(guó)內(nèi)第1次批量研制了具有高耐壓、高通流能力的6.5千伏/25安碳化硅芯片。該芯片通過(guò)了高溫柵偏、高溫反偏等系列可靠性測(cè)試，芯片技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際產(chǎn)品同等水平，部分關(guān)鍵指標(biāo)優(yōu)于國(guó)際同型器件。

高壓大容量碳化硅器件封裝則面臨著并聯(lián)封裝的電磁熱均衡難、高電場(chǎng)強(qiáng)度下的絕緣配合難、碳化硅封裝的工藝尚處于空白狀態(tài)的挑戰(zhàn)。攻關(guān)團(tuán)隊(duì)攻克了高壓絕緣設(shè)計(jì)、高導(dǎo)熱性焊接、高可靠性絕緣灌封等核心技術(shù)，突破了高壓、低寄生參數(shù)封裝的技術(shù)瓶頸，更新提出了基于轉(zhuǎn)移曲線(xiàn)距離系數(shù)的芯片聚類(lèi)分組方法，解決了大電流封裝面臨的多芯片并聯(lián)均流難題，研制了國(guó)際上同電壓等級(jí)中電流*大的6.5千伏/400安碳化硅MOSFET模塊。

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