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电缆局部放电检测方法及其研究现状(1)
点击次数:1655 发布时间:2018-07-04

电缆局部放电检测方法及其研究现状(1)

采用在线或离线PD检测技术,对于提高电力线路的运行可靠性,减少停电维护时间及次数,保证电力系统正常供电有着重要的意义。PD检测可以对电缆及电缆附件的绝缘情况进行反映,排查隐患,发现故障征兆,根据检测状况采取必要措施,实现状态检修。其中在线PD检测技术,无需电网停电,具有离线检测无法比拟的优势,成为目前的研究热点和发展趋势;尤其是PD的在线检测可以随时对电缆绝缘的老化状态进行了解,受到人们更为广泛的关注。

 

电缆线路通常有数公里,其PD除测量外还需要进行定位。由于电缆有其自身阻抗,PD信号传输到阻抗不匹配点会发生波的折反射现象,PD信号的采集过程(检测)以及采集到的信号如何进行处理(去噪和识别)就成为我们研究和关注的焦点。另一方面,与其它电力设备相比,电缆的显著特点是其电容量大,现场PD检测应考虑设备容量的问题。

 

通常在绝缘内部发生PD时,会伴随着出现许多现象:电脉冲、电磁波、超声波、热等,以及伴随生成的一些新的生成物或气体压力和化学变化现象。PD的检测都是以PD所产生的各种现象为依据的,脉冲电流法(ERA)、高频电流法(HFCT)、暂态地电波(TEV)、超声波法(或称为超声发射法)、超高频法(UHF)、振荡波方法等是目前应用比较多的几种方法。这些常用的PD检测方法按测试时设备是否在线可分为离线检测和在线检测两类方法。

 

(1)离线检测方法

现阶段大部分的PD检测还是离线式的,度高、安全可靠是离线检测方法显著的优点。脉冲电流法(ERA)是离线检测方法中基本、灵敏,也是使用为广泛的一种方法,由英国电气协会提出,可以检测视在放电量、放电重复率、放电相位和放电能量等,目前被广泛应用于各种离线检测仪中。

 

脉冲电流法通过检测PD引起的脉冲电流获得视在放电量,IEC对此制定了专门的标准。根据IEC60270标准测量的数据进行模式识别和绝缘寿命评估,有很高的可信度。因此脉冲电流法是目前PD测量的重要方法。

 

传统的脉冲电流法也称为耦合电容法,其优点是可通过校准进行定量测量,灵敏度取决于耦合电容与试品等值电容的比值,若测试系统屏蔽良好、且电容匹配合适,其精度可达到2pC。这种方法要求试验回路中所有组件包括高压引线均不能产生大于试品PD的放电。其基本回路如图1-1所示。一般试品在交流电压的作用下可等值为集中参数电容Cx。Ck为耦合电容,Zm为检测阻抗,S为试验变压器。Ck为试品和检测阻抗提供一个低阻抗通道,C、越大,则测试灵敏度越高。当产生一次PD时,试品Cx两端产生一个瞬时的电压变化△U,经Ck耦合到检测阻抗Zm上,通过测量Zm上的脉冲电压来检测试品上的PD。

 

阻抗Z是一个高压低通滤波器,其作用是阻碍放电电流,使之不致被变压器入口电容所旁路,保护试验变压器,同时降低来自电源的噪声干扰。M是测量装置,用于测量和显示检测阻抗Zm上的脉冲电压。

 

检测回路的接法主要分两大类,一是直接法,有并联和串联两种接法,前者适合于试品一端接地的情况,后者中的试品需对地绝缘,如图1-1(a)、(b)所示。另一类平衡法需要两个相同或相似的试品,用Cx1代替Ck侧的干扰,这种回路能有效抑制电源或试品高压如图1-1(c)所示。

脉冲电流法的PD检测回路

该法虽然是目前应用为广泛的PD检测手段,但其缺点在于:运行现场干扰严重,导致脉冲电流法无法有效应用于在线监测;测量精度随试品电容量的影响较大,与电容成反比关系;频带窄,频带内可用信息量少;此外,该方法只能检测电缆PD的视在放电量,而对造成绝缘老化主要原因的实际局放量无法进行直接测量。因此,脉冲电流法一般用于离线PD检测。

 

此外,振荡波离线PD检测方法近年来发展迅速,测量精度高,在中压电缆线路PD离线检测中取得了不错的效果。

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