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电缆局部放电在线检测问题


1/ 电力电缆部分放电量的在线测量

部分放电检测越来越被看作是一种较有用的绝缘确诊方法,在线检测运用中更是如此,意图是观察和研讨部分放电引起的绝缘老化问题。电缆发作部分放电时,引起部分放电的空穴构成实阻抗,这是电缆的浪涌阻抗,在开始时是纯阻性的。其发作的脉冲基本上是单极性脉冲,上升时间很短,并且脉冲宽度也很窄。脉冲从发作的方位向外传达,由于在电缆中传达时的衰减和散射,当抵达测量点时,脉宽增加,幅值减小。一般情况下,在测量时能检测到比较好的脉冲波形,其保留了很多与源波形相同的特性。图1闪现了一段典型的电缆局放脉冲波形,其上升时间以及脉冲特性可以通过核算机生成的光标测量。

1 电缆中的部分放电脉冲波形(闪现了核算机生成的光标)

假设上升时间和脉冲宽度在电缆部分放电脉冲的一般范围内,那么就可以把该脉冲看成是电缆部分放电。一般来说,电缆部分放电的上升时间在50ns1s之间,而脉宽小于2s。实践上,关于交联聚乙烯(XLPE)电缆来说,其对应值会比这小些。这是由于XLPE电缆的损耗和散射比较小的原因。脉冲的上升时间和脉宽取决于电缆端部的脉冲波形,也取决于检测电路。可是,这种运用上升时间和脉冲宽度来检测脉冲方位的简略方法并不非常适用。由于检测电路的不判定性,相同使得上升时间和脉冲宽度随之改变,例如当其包含一个大电感时,脉冲的上升时间就会缓慢,并且脉冲宽度也会变大。可是,在脉冲的开始方位,上升时间却是一个很有价值的特征量。关于运用高频电流传感器(HFCT)的在线部分放电检测,其检测电路一般有较大的带宽(>20MHz),这种简略的定位方法仍是能得到较为满意的测量效果的。
2高频电流传感器检测33kV电缆部分放电(箭头所指为高频电流传感器)

2所示为用于33kV XLPE电缆检测的电流传感器,传感器可以夹绕在接地线之上的每个线芯上,也可以将电流传感器夹绕在接地线上。部分放电脉冲沿电缆传至终端,在导体上它们的极性相同,在屏蔽上相反,要害的问题是能在接地线或导体电流两者之间截取其间一个。实践上,这两个信号很相似,但它们在两个测量点之间的噪音成分却有所不同。 
3 电缆脉冲上升时间分布
3所示为33kV纸绝缘电缆的在线检测效果,从图中我们可以看到,电缆的首要上升时间会集在200ns附近。被测电缆长度为2km左右,全部脉冲全部取自于1600m处的一个中心接头。从图中闪现的电缆上升时间的分布情况看,各上升时间之间还存在着宽度不等的空白区。理论上,可依据图3画出上升时间的曲线图,纵坐标以米为单位,假定部分放电脉冲上升时间和脉冲在电缆中的传达距离之间存在函数联络。实践上,这种联络也是比较简略建立的,它取决于电缆的类型,而问题的要害就在于电缆终端的测量电路的阻抗是不判定的。如前面所述,当检测电路的阻抗中含有大的感抗时,脉冲的上升时间首要取决于检测电路的阻抗而不是部分放电脉冲的传达距离。在这种情况下,脉冲上升时间和传达距离之间的联络就无法建立。
运用部分放电脉冲波形检测局放的较大优势就在于:可以几乎不用考虑因脉冲在电缆中传达的衰减而形成的测量误差,尤其是关于衰减很大的纸绝缘电缆。部分放电脉冲在电缆上传达一段距离往后幅值很快就会衰减1020倍。假设脉冲峰值衰减到本来的1/20,那么离测量点比较远的部分放电工作就会显得很微小,难以发现。运用放电脉冲波形,测量部分放电电流下的面积,就可以对幅值进行测量,并且它受信号衰减的影响小得多,放电量则可通过放电电流的积分求得,如下式:
式中的“const”是电流转换为电压的系数。此式已考虑了电流互感器的传输阻抗,电缆阻抗以及放大器增益等要素。通过这种方法测量放电量往后,乘以一个批改因数并假定检测阻抗为电缆的浪涌阻抗,就可以以皮库(pC)为单位测量部分放电的幅值。实践运用中,在电缆中部接头处的地线上测量时,浪涌阻抗和实践的浪涌阻抗很靠近,而端部浪涌阻抗的不坚定一般在20%以下。例如对整体浸渍不滴流(MIND11kV纸绝缘电缆,在3km处测量,用上面的公式测量时幅值仅衰减了3倍,而直接测量时幅值衰减了15倍。这就阐明,这种方法对任何电缆的在线部分放电测量,都可以以皮库为单位标明,而不需要标定。

2 /电缆部分放电单端定位法
在检测到电缆局放时,假设能对部分放电源进行定位,那么部分放电活动测量的实效性就会大大前进。当局部放电发作时,局放脉冲从放电点向电缆两头传达(平均速度约150-160m/μs)。首要抵达测量端的脉冲是直接向该方向传达的脉冲(直达脉冲),而完结部分放电定位,还要测量向反方向传达后被反射回来的脉冲(反射脉冲),如图4所示:
4单端电缆部分放电定位方法

志向情况下,假设直达脉冲和反射脉冲都能被辨认,就可很简略地判定部分放电方位。即核算两个脉冲的时间差(ΔT),就可判定部分放电方位。但在实践运用中,运用这种简略的单端测量方法,很难实现局放点的定位。这是由于反射的脉冲太弱,或存在其它反射脉冲、噪音以及波形失真带来的搅扰。因而,假设第二个脉冲(反射脉冲)可以显着强于噪音信号,定位就会简略得多。


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