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電(diàn)纜局部放電檢(jiǎn)測研究現狀

發布時間:2020-07-31 02:42:39人氣:

針對電纜的局部放電檢測,不同的檢(jiǎn)測(cè)方法機理(lǐ)不盡相同,但是都是依靠其產生(shēng)的各種效應(yīng)進行的(de)。目前具體的方(fāng)法有:

(1)脈衝電流法(fǎ)

脈衝電(diàn)流法不僅用於電力(lì)電纜的(de)局部放電檢測,而且也用於其(qí)它各類高壓電力設備的檢測(cè)中(zhōng)。它是一種被廣泛應用的經典方(fāng)法,也是國際和國內(nèi)標準中廣泛認可的(de)檢測方法。IEC60270標準規定了該方法的(de)具體(tǐ)測量方式,其原理圖如下:
脈(mò)衝電流法原理圖
首(shǒu)先試品內有局部放電現(xiàn)象時,其兩側的電荷就會有較明顯的突變。由於檢測回路與試(shì)品的兩側連(lián)接,所以在(zài)檢測回路內會存在脈衝電流。然後,該(gāi)電流會導致檢測(cè)阻抗兩側電壓發生明顯(xiǎn)突變。最(zuì)後局(jú)部放電信號就可以通過測定該電壓獲取。

同時,該種檢測(cè)方法可以(yǐ)完成對局部放電量的大小的標定。脈衝電(diàn)流(liú)法具有靈敏性高、能標定、檢測安全等優點,但在檢測中(zhōng),隻能進行電纜(lǎn)的離線檢(jiǎn)測。


(2)差分法

1989年,日本兩家公司(sī)的研(yán)究人(rén)員通過不(bú)懈努力合作,研製出了該種檢測方法。此方法針對的(de)電壓等(děng)級較高,主要為110kV及以上,其基本結構(gòu)圖為:
差分法結構圖
其原理圖如下圖:
差分法原理示意圖
兩片金屬箔分別置於接頭兩側(cè)。這樣根據(jù)基本物理原理(lǐ),其與金屬(shǔ)屏蔽層(céng)間形成等效電容。因為等效電容的存在(zài),形成了一個包括檢測阻抗在內的完整的(de)回路。當接頭某側內部有局部放電發生時,便可以通過檢測阻抗獲取。此種方法的優點是不需要添加專門(mén)的耦合電容或高壓電(diàn)源(yuán),有較好的抗幹擾性能,但該方法操(cāo)作複雜、檢測頻(pín)帶較窄。

(3)電(diàn)容耦(ǒu)合法

該方法由我國和英(yīng)國的兩所(suǒ)大學的研究(jiū)人員(yuán),以及英國電網公(gōng)司的工作(zuò)人員,通過通力合(hé)作完成的。首先,此方法需要將一定(dìng)區域的電纜(lǎn)外(wài)護套除去。然(rán)後,將一種金屬箔置(zhì)於外露的半導(dǎo)電層上。此金屬箔具有電極的(de)作用,將接收設備與(yǔ)其連(lián)接,可獲取檢測信號。最後,恢複被人為(wéi)斷開的金屬屏蔽層的連通,一般用導(dǎo)線實現。

此種電(diàn)容型傳(chuán)感器可以有效的獲取高(gāo)頻率信號,具有較好的(de)靈敏(mǐn)度。但是該種方法需要剝(bāo)去部分電纜外護套,對電纜造成破壞,這(zhè)樣會威脅運行電纜的有效性,與實際現(xiàn)場檢測要求不相符。


(4)電(diàn)感耦合法

電感(gǎn)耦合法是由荷蘭的研究人員最早提出的。該方法可以用於電纜的在線檢測。因為發生局部放電現象(xiàng)時(shí)會產生磁場,該方法就(jiù)是通過其獲取局部放(fàng)電信息。其具體檢測原理為:電纜接頭內發生局部(bù)放(fàng)電時,會激(jī)發(fā)出脈衝信號。由於(yú)屏蔽層的(de)存在,該(gāi)信號會沿(yán)著其進行傳導,並激發出沿電纜方(fāng)向的(de)磁(cí)場,該磁場會穿(chuān)過套(tào)在(zài)電纜上的(de)線圈構成的傳感(gǎn)器。一旦(dàn)磁場發生改變,磁通就會跟著改變,這樣傳感器上就會獲取到脈衝信(xìn)號。可根據此脈衝(chōng)信(xìn)號的特(tè)征,來分析電(diàn)纜的局部放電情況。該方法具有10pC-20pC的檢測靈敏度。但是這種測量方法僅能應用於繞包愷裝電纜,應用的局限性很強。

(5)超(chāo)聲波檢測法

超聲波檢(jiǎn)測技術的研究曆史較長。用超聲(shēng)波檢測局部放電的方法首先(xiān)被(bèi)廣泛應用於GIS、電機和(hé)油浸式電力變壓器的(de)局部放電檢(jiǎn)測中。采用此種(zhǒng)方法後,係(xì)統效率明顯提(tí)高、成本有效(xiào)節約,之後(hòu)這一方法被應用到電(diàn)力(lì)電(diàn)纜的局部放電檢測中。

由於局部放電的產生會伴隨著一(yī)係列的(de)物理現象,其中就包括激發出超聲波信號(hào)。該信(xìn)號從電纜內部向外(wài)輻射,可(kě)通過超聲波傳感器接收到。通過觀察分析采集到的信號,就(jiù)可以了解電纜的局部放電情況。該超(chāo)聲波信號頻率分(fèn)布範圍很廣。由於超聲信號(hào)中的高頻分量在電纜絕緣中傳播時(shí)衰減速度很快,並且聲波具有散射效應,因(yīn)此該方法的抗(kàng)幹擾能力較差,對傳感器的靈敏度要求(qiú)很高(gāo)。


(6)高(gāo)頻法

高頻法(fǎ)主要通(tōng)過電流傳感器實現。因(yīn)為,電纜中間接頭、電纜終端的屏蔽層與接地線相連。所以,檢測時可將傳感器套在此接地線上。這樣局部放電脈衝信號經過屏蔽層的傳(chuán)播(bō),傳導到接地線上。套在接地線上的傳感器可以感應到,實現檢測目的(de)。

此種方法操作簡單,安裝方(fāng)便,具有很寬的檢測頻帶(dài),大部分的局(jú)部放電信號可以被捕捉到,並且脈(mò)衝波形可以通(tōng)過此方法比較真實地(dì)被反映出(chū)來,正在被越來越廣泛的研究與應用。但該方法的缺點為(wéi):來自接地線的幹擾信號(hào)容易對檢測結果造成影響(xiǎng),導致誤檢測。如果能設法去除此幹擾信號或者借助其(qí)他手段避免誤檢測,該方法將具有很好的應用前景。


(7)超高頻法

超(chāo)高頻法是近年來的(de)研(yán)究熱點(diǎn)。在GIS的檢測中,最(zuì)早(zǎo)使用了該方法診斷其局部放電情況。該方法靈敏度較高,並且借助一定的算法(fǎ)可實現局放源的定位、缺陷類型的(de)模式識別。之後,其無論(lùn)是在電機還是在(zài)變壓器的應用中,都取得了不錯的效果。現在,國內外的研究人員(yuán)己經將XLPE電纜作為下一步的重點應用對象,並做出了很多具體的理論和實驗(yàn)研究。研究表明,局部放電一旦(dàn)在XLPE電纜中(zhōng)間接頭內發生,便會激發出上數GHz的超高頻信號,可(kě)采用(yòng)超高(gāo)頻法對其進(jìn)行檢測。但由於超高頻信號在空氣中衰減很快,許多超高頻傳感器采用了內置式。這需要把傳感器置入電纜中間接頭(tóu)內(nèi),必須(xū)在敷設(shè)電纜時進行安裝實現。而對於己(jǐ)經投入運行的(de)電纜,很難(nán)進行該種傳感器的安裝。並且,內置式傳感器會影響(xiǎng)電纜接頭的電場分布,一旦安裝位置不當,便會致使(shǐ)電纜中間接(jiē)頭(tóu)發生安全事故。

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