
電纜局放檢測
差(chà)分法在線監(jiān)測高(gāo)壓電力(lì)電纜的局部放電技術於1989年在日本(běn)問世,其基本原理是在中間絕緣接頭連接盒外護套表麵,金屬護套絕緣分段處的接頭左右兩端分別固定兩個金屬鉑電極,外接一選用適當的高阻值檢測阻抗Zd,利用電纜絕緣層的等(děng)效電容作為耦合電容,這樣接頭內產生的局(jú)部放電信號就(jiù)可以被檢測阻抗耦合到。該方法操作簡單安全,不需要額外使用高壓電源和耦合電容等試驗設(shè)備,並且無需改變現場檢測時的電纜接(jiē)線,而(ér)其還可以很好地抑製來自線芯的噪聲幹擾,因此特別(bié)適合於在線檢測。但是由於兩邊的(de)等效電容很難做到嚴格(gé)相等,那麽檢測回(huí)路就(jiù)有(yǒu)可能將來自於線(xiàn)芯的幹擾信號誤判斷為局放信(xìn)號。因此有人提出利用電(diàn)橋平衡法來改善差分法,通過這種改善,能夠得到較高的檢(jiǎn)測精度和較強的抗幹擾能力。
方向耦合法由德國柏林大學的Strehl等(děng)人提出,並在德國(guó)的一400kV電(diàn)纜線路上(shàng)有成功應用的例子。方向耦合法是在電纜中間接頭兩側分別安裝一個方向耦合傳感器,傳感器安裝在電纜的外半導電層和金屬護套之間,這樣的安(ān)裝不(bú)會影響(xiǎng)電纜(lǎn)的絕緣性能,兩個傳感器引出四個(gè)測量端口A,B,C,D,利用四個端口測得的信號,可以判斷(duàn)出是來自中間接(jiē)頭內部的局放信號還是來自外部空間的幹擾信號,因此該法可以很好的抗幹擾(rǎo)。現場測試結果表明,其檢測靈敏度可小於0.1pC。
電磁耦合法的基本原理(lǐ)是脈衝電流法(fǎ),其(qí)是將鉗型羅戈夫斯基線圈(quān)卡裝在電(diàn)纜終端或者中(zhōng)間接頭的屏蔽層(céng)的接地線上,通過感應流過(guò)電纜屏蔽層的局部放電脈衝來檢測局放。該法在瑞士有(yǒu)比較(jiào)成功的應用實例,檢測靈(líng)敏度可低於5pC。電磁耦合法的(de)檢測頻帶可以(yǐ)很寬,可以捕捉到大部分的局部放(fàng)電信(xìn)息,並具有能真實地反(fǎn)映脈衝波形等特點,而且其操作簡(jiǎn)單,安(ān)裝方便,正在被廣泛的研究(jiū)和應用。不足之處在於該方法容易受到地線電磁信號的幹擾,單純依(yī)賴硬件濾波放大技術很難排除(chú)某些類似於局部放電脈衝的幹擾。
電容(róng)耦合法是(shì)由國內的西安(ān)交通大學(xué)和英國南安普敦大學共同提出和研究的一種方法。其做法是:剝去XLPE電纜的部(bù)分外護套,將金屬箔片(piàn)貼在(zài)外半導(dǎo)電層上(shàng)作為檢測電極,切斷的金屬屏蔽層用(yòng)導線(xiàn)重新連接起來。由於在(zài)工頻時外半導電層阻抗遠小於絕緣層,而(ér)在高頻(pín)時(shí)外半導電層的阻抗和絕緣層的阻抗將具(jù)有(yǒu)可比性,故外半導電層可視為工頻地,金屬屏蔽層為高頻地,這樣電容傳感器的接入既(jì)不(bú)影響電纜的絕緣(yuán)效果,又有利於對高頻信號的獲取。研究表明,該檢測法的靈敏度可小於3pC。
電感耦合法是從局部放電信號產生的磁場中獲取局部放電信息,該法為荷蘭提出的一種應用於繞包愷裝電纜的局部放電(diàn)在(zài)線(xiàn)檢測方法。其檢(jiǎn)測原理是:當電纜中的局(jú)部放電脈衝沿電纜屏蔽傳播時,可將該脈衝電流信號分解徑向分量和(hé)切向分量。由於脈衝電流的(de)切向(xiàng)分(fèn)量會產(chǎn)生一(yī)個軸向的磁場,穿(chuān)過磁場的傳感器上會因磁通變化而感應出一個雙極性的脈衝(chōng)電壓信號,以此信號(hào)的大小來判斷電纜內局放量的大小。此檢測(cè)方法的檢測靈(líng)敏度為10 pC-20pC。這(zhè)種測量方法的劣勢在於隻能(néng)用於繞包愷裝(zhuāng)電纜,並且(qiě)由於高頻(pín)信號沿電纜傳(chuán)播時衰(shuāi)減嚴重,因此該(gāi)法的有效測量距離很短(僅為10m左(zuǒ)右),隻能用於對電纜終(zhōng)端(duān)或中間接頭等電纜附件的局部放電(diàn)測量。
超聲波檢測技術是(shì)研究較早的用於電纜局部放電檢測的方法之一,由於(yú)電力電纜局部放電時會輻射出超聲波信號,利用(yòng)超聲波傳感器檢測到這一信號,就可以判斷出電纜本體或附件中是否發生(shēng)了局部放電。局部放電產生的超聲(shēng)波頻率(lǜ)範圍分布在幾十到幾(jǐ)百kHz範圍內,考慮到超聲信號在電纜絕緣(yuán)中傳播時其高頻分量衰減很快,同時考慮到聲波的散射等原因,需要提高超聲波(bō)傳感器的靈敏度和抗幹擾(rǎo)能力。
超(chāo)高頻法(fǎ)是近年來發展出來的一種新的局部放電檢測方法,超高頻法最早應用於GIS的(de)局部放電檢測,由於其靈敏度高、抗幹擾能力強、能對(duì)局部放(fàng)電源定位以及識別(bié)不同的缺陷類型等諸多優點得到了迅速發展。其後,國內外又對超高頻(pín)法(fǎ)應用於變壓器和電機(jī)絕緣的局部放電檢測做了很多研究並有很(hěn)多成功應用的例子。超高頻法(fǎ)在GIS以及變壓器(qì)上成功應(yīng)用(yòng)之後(hòu),借鑒其應用原理與經(jīng)驗,很多專家學者(zhě)開始嚐試將該方法應用到XLPE電力(lì)電纜局部放電的在線檢測中。研究表明,XLPE電纜本體或中間接頭發生局部放電時(shí),其放電脈(mò)衝具有很短的上升沿,能夠(gòu)激發(fā)出頻(pín)率高達上GHz的電(diàn)磁波分量,雖然電纜本體上有很好的屏蔽層,但是UHF電磁波可以通過電纜的接地引線、電纜終端(duān)或中間(jiān)接頭的屏蔽斷(duàn)開處向自由空間傳播,因此將UHF檢測(cè)技術應用於電纜局(jú)部放電的檢測中是可行的,利用超高頻(pín)傳感器接受這部(bù)分電磁波分量來檢測電力(lì)電纜的局部(bù)放電(diàn)是目前的研究熱點,然而超高頻分量在傳輸時衰減嚴重(chóng),信號獲取困難又是其難以推向實際應用的技術難點。
上述介紹了國內外用(yòng)於XLPE電力電纜局部放電檢測的諸多方法,雖然種類多樣,優點各異,但同(tóng)時也存在著難以解決的(de)技術(shù)難點:(1)電纜發生局(jú)放時信號極其微弱,容易(yì)被強大的背景噪聲所淹沒;(2)電纜運行現場電磁幹擾源較多,單純的硬件濾波難(nán)以濾除全部幹擾;(3)傳感器采集(jí)到的信號經濾波後波(bō)形會發生畸變,不(bú)利於信號的辨別(bié);(4)尚缺乏電(diàn)纜絕緣劣化判(pàn)斷(duàn)標準、局部放電信號識別技術以及現場運行經驗的積累等。
雖然己有的各種檢測方(fāng)法方法有其各自(zì)的優點,但又都存在著各自的不足之處,很(hěn)難有一種大家公認的、成熟的檢測(cè)方法應用於(yú)實(shí)際中。為(wéi)了彌補各(gè)種檢測方法(fǎ)的不足,可以采用各種檢測方(fāng)法相(xiàng)互配合的多傳感器聯合檢測方法,即使這樣,在線檢測中準確判斷XLPE電纜的局部放電量依然很困難。
另外,考(kǎo)慮到電力電纜大部分(fèn)的絕緣故障來自於電纜附件,而(ér)很少(shǎo)發生在(zài)電纜本體,而且在電纜附件處獲取局部放電信號時(shí)信號的衰減較小,幅值較(jiào)大,因此靈敏度較高,所以研究怎樣準確測(cè)量電力電纜終端及電纜中間接頭的局部放電是大有前途的。