“新型電力系統的發(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)現原始更新，不受制于國外技術(shù)影響，就要突破碳化硅器件和應用的關(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；更高的導熱率可以實(shí)現更好的散熱性能，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。國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“戰略性先進(jìn)電子材料”重點(diǎn)專(zhuān)項負責人楊霏說(shuō)：“碳化硅器件理論上具有高結溫、高電壓、低損耗的特點(diǎn)，非常適合在電網(wǎng)應用。它的廣泛應用將推動(dòng)電網(wǎng)的電力電子化進(jìn)程。”

概述（LYPCD-4000UHF在線(xiàn)局放儀數據穩定可靠）

系統介紹

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)檢測變壓器、高壓開(kāi)關(guān)柜、GIS、電纜接頭等高壓設備的局部放電情況。攜帶方便、測量快速，抗干擾能力強，便于現場(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，也可以對該段數據進(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，全方位統計分析試驗數據，減少試驗中非穩定性因素對試驗結果的影響。

本儀器采用自動(dòng)或手動(dòng)記錄保存試驗數據和瞬態(tài)放電波形，提供后期數據分析參考。

技術(shù)參數（LYPCD-4000UHF在線(xiàn)局放儀數據穩定可靠）

引用標準（LYPCD-4000UHF在線(xiàn)局放儀數據穩定可靠）

高壓開(kāi)關(guān)設備和控制設備標準的共用技術(shù)要求 DL/T 593

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

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

局部放電測量GB/T 7354

電力設備局部放電現場(chǎng)測量導則 DL/T 417

高電壓試驗技術(shù) 第1部分：一般試驗要求 GB/T 16927.1

高電壓試驗技術(shù) 第2部分：測量系統 GB/T 16927.2

高電壓試驗技術(shù) 第3 部分: 現場(chǎng)試驗的定義及要求 GB/T 16927.3

各種高壓設備測量

變壓器測量（LYPCD-4000UHF在線(xiàn)局放儀數據穩定可靠）

1、超聲波法檢測原理

當變壓器內部產(chǎn)生放電信號時(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)出機械波（超聲波）信號通過(guò)變壓器油向四周輻射傳播。雖然電力變壓器的結構較為復雜，但是變壓器的整個(gè)器身內充滿(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，這為在箱壁外側檢測局放產(chǎn)生的超聲信號提供了有力條件。所以，在變壓器的箱壁外側安放超聲波傳感器可以接收到內部較大的放電信號。

2、 脈沖電流法檢測原理(HFCT)

由電力變壓器的結構所決定，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于幾百千赫茲以上的高頻信號相當于通路，所以放電信號就會(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放電信號。

開(kāi)關(guān)柜測量（LYPCD-4000UHF在線(xiàn)局放儀數據穩定可靠）

1、開(kāi)關(guān)柜超聲波法檢測原理

局部放電現象存在多樣性特征，發(fā)生放電時(shí)，不僅輻射出電磁波信號，也會(huì )出現聲波發(fā)射現象，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試這些聲脈沖，從而也可反映局部放電的狀況。通過(guò)測試局部放電信號中聲波特征的方法稱(chēng)為超聲波法。開(kāi)關(guān)柜內部放電過(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 的信號能夠被人耳聽(tīng)到，而高于這一頻率的超聲波信號必須用超聲波傳感器才能接收到。

2、 地電波法檢測原理（開(kāi)關(guān)柜專(zhuān)用）

當開(kāi)關(guān)柜的對地絕緣部分發(fā)生局部放電時(shí)，高壓帶電導體對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粠靷悾?，持續時(shí)間很短（幾納秒）。由于放電點(diǎn)在開(kāi)關(guān)柜內部，電磁波產(chǎn)生的電壓脈沖在金屬外殼內表面傳播，被金屬外殼所屏蔽。如果屏蔽層是連續的，則無(wú)法在外部檢測到放電信號。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致不連續。當電壓脈沖通過(guò)這些不連續處時(shí)，將通過(guò)這些通道傳播出去，然后沿著(zhù)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)檢測這個(gè)信號。

暫態(tài)對地電壓法檢測部位主要是母排（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應到開(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、側面板的上部、中部及下部。開(kāi)關(guān)柜暫態(tài)對地電壓法檢測部位可參考圖 5進(jìn)行測試。

電纜及附件測量

1、聲電組合探測器檢測原理

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大于超聲波，在距離故障點(diǎn)一定距離測量時(shí)，電磁波信號與超聲波信號有時(shí)間差，根據時(shí)間差計算放電位置，組合探測器利用這一原理，同時(shí)測量電磁波信號和超聲波信號，根據信號時(shí)間差計算當前故障點(diǎn)所處位置。

2、脈沖電流法檢測原理(HFCT) 

在電纜中，導線(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，對高頻信號為良導體。因此，高頻的局放信號由分布電容對接地引線(xiàn)構成回路傳輸，在電纜接頭屏蔽接地線(xiàn)上安裝寬頻帶電流互感器（HFCT）可檢測到放電脈沖信號，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。為打破國際壟斷，實(shí)現我國電力電子器件和裝備的原始更新，在國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“戰略性先進(jìn)電子材料”重點(diǎn)專(zhuān)項支持下，國網(wǎng)智研院于2012年成立碳化硅功率器件攻關(guān)團隊，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)達到國際同等水平并通過(guò)第三方檢測。

高壓模塊多芯片并聯(lián)封裝對芯片提出了電壓高、電流大、一致性好的更高要求。碳化硅功率器件攻關(guān)團隊基于自主研制的低缺陷厚外延材料，提出了低表面電場(chǎng)強度的高壓芯片終端結構，攻克了高質(zhì)量柵氧、短溝道自對準技術(shù)等關(guān)鍵工藝，破解了設計和工藝兼容性差、導通電阻大、碎片率高等難題，在國內第1次掌握了6英寸碳化硅芯片全流程工藝。團隊于國內第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試，芯片技術(shù)指標達到國際產(chǎn)品同等水平，部分關(guān)鍵指標優(yōu)于國際同型器件。

高壓大容量碳化硅器件封裝則面臨著(zhù)并聯(lián)封裝的電磁熱均衡難、高電場(chǎng)強度下的絕緣配合難、碳化硅封裝的工藝尚處于空白狀態(tài)的挑戰。攻關(guān)團隊攻克了高壓絕緣設計、高導熱性焊接、高可靠性絕緣灌封等核心技術(shù)，突破了高壓、低寄生參數封裝的技術(shù)瓶頸，更新提出了基于轉移曲線(xiàn)距離系數的芯片聚類(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，研制了國際上同電壓等級中電流*大的6.5千伏/400安碳化硅MOSFET模塊。

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