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电缆局部放电检测方法及其研究现状(3)
点击次数:876 发布时间:2018-07-09

电缆局部放电的离线检测需要对电缆停电操作,影响供电可靠性;离线PD难以实现对电缆的实时监测,不能及时发现电缆故障隐患;且离线PD的测试条件与电缆的实际运行条件不符,不能正确的反映电缆绝缘内的缺陷。为了减少停电时间,提高供电可靠性,检修策略正从预防性试验为主到状态检修为主转变,其中电气设备的状态检测是状态检修的基础。对于直接面对用户的中压配电电缆,其PD在线检测成为目前研究的热点。

 

(b)暂态地电波检测法   

电缆相连接的电缆终端头、分支箱、开关柜等设备也会产生PD,这无疑会对电缆PD检测带来干扰。通常在对电缆进行PD检测的同时,也需要对与电缆相连的分接箱、开关柜等产生的本地PD进行检测,从而更加准确地诊断电缆PD。暂态地电波法(TEV)是检测电缆相连接的高压设备本地PD的一种方法,下面对TEV的产生原理进行分析。

 

当开关柜等高压设备存在PD时,设备内部PD源就会向外辐射出电磁波。在被遮挡物完全屏蔽情况,电磁波信号则会被限制在遮挡区域内部,遮挡区域外检测不到电磁波信号;在有缝遮挡的情况下,大部分电磁波被金属外壳屏蔽,有小部分从缝隙传播至遮挡区域外。

 

根据电磁感应原理,电磁波在空间传播遇到导体时,在柜体内表面会感应出幅值大小、频率等参数与PD电磁波相关的感应脉冲电流。由于实际的柜体不是完全密封的,柜体屏蔽层通常在绝缘部位、垫圈连接处、电缆绝缘终端等部位出现缝隙,根据电磁波传播特性,柜体内表面感应脉冲电流终会从开口、接头、盖板等的缝隙处传出,然后沿着金属柜体外表面传到大地,这样就形成了一个个暂态对地电压,如图1-_5所示。若在设备的金属外箱壳上放置一个电容性探测器,该传感器可感应到设备外表面的暂态地电波,再将信号传输到PD检测仪。

暂态地电波的形成

暂态地电波的形成

地电波的强度随PD脉冲宽度的增加而迅速减小,随PD脉冲幅值的增加而增加,随着距离的增加而减小。因而地电波检测法对于放电过程越快、越激烈、距离越近的PD检测能力越强。该方法可以在设备运行条件下进行,减少设备停电次数,提高供电可靠性。


(c)超声波检测法   

绝缘中发生PD是一个复杂的物理过程,微观上放电区域分子间会发生剧烈的撞击,宏观上表现为一种压力波。PD是一连串的脉冲电流,由此产生的压力波也表现为脉冲形式。通常PD激发的声信号频带较宽,一般为10Hz-10MHz之间,其中频率超过10kHz的波段称为超声波。

 

PD源可以看作点脉冲波声源,以球面波形式向四周传播,与机械波一样,在不同介质中传播速度不同,在介质交界处同样会发生反射和折射现象。若在设备外部安装超声波传感器(通常采用压电传感器)即可接收到设备内部PD产生的超声波信号。

 

声学方法有一个显著的优点就是PD的定位。PD的定位是根据其产生的超声波传播的方向和时间来确定放电位置的。超声波方法是非侵入式的检测方法,受电气干扰小,主要用于定性地判断PD信号的有无,适用于不需断电的PD在线检测,如开关柜内的PD,但不适合电缆PD的检测。

 

目前绝缘劣化程度与发射的超声波信号之间的强弱定量关系还不能确定,故该法在设备PD检测中只能作为一种辅助测量手段。另外电气设备的绝缘往往是多种材料构成的复合绝缘,结构复杂,各种绝缘材料对声波的影响都不一样,限制了PD超声检测法测量与定位的准确性。

 

(d)超高频检测法及其他PD检测方法

超高频检测法(UHF)通过检测设备内部因PD所产生的超高频(300-3000MHz)电磁波信号,实现PD的检测、定位和抗干扰。通过使用多个UHF传感器,能够较好地对PD源进行定位。UHF传感器不需要接触到高压部分,且可以进行移动,适用于PD的在线检测。

 

PD的UHF检测法因检测频率高,抗干扰能力强和灵敏度高等特点,近年来在气体绝缘组合电器和电力变压器PD检测中获得了比较成功的运用。由于XLPE电力电缆多层屏蔽结构和显著的低通滤波效应,造成UHF信号沿电缆传播时衰减很快,UHF适合尺寸较小的XLPE电力电缆附件绝缘缺陷产生的PD进行检测。UHF法对PD的长距离检测、放电量的标定、放电严重程度判断、放电类型判别等方面需要大量的试验研究和经验积累。

 

此外除上述方法外,电容藕合法、方向耦合法、差分法等方法,是在电缆本体植入相应的传感器进行电缆PD的监测。这些方法目前尚不成熟,都处于研究阶段。虽然这些传感器的植入并不会对电缆主绝缘造成影响,但这些方法需要对电缆本体进行切割,破坏了外护层和金属护套,电缆的完整性遭到破坏,水分等会渗入电缆绝缘中,促使水树枝的产生与生长,破坏电缆的的长期可靠运行。但若在电缆生产过程中就将这些传感器植入,这些方法还是具有较好的研究价值的。

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