電纜振蕩波局放測(cè)試及定位系統(tǒng)
簡(jiǎn)介：
開(kāi)展的局部放電現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的電源類(lèi)型主要有：工頻正弦波電源，超低頻電源和阻尼振蕩波電壓源。針對(duì)以上三種電源方式下相應(yīng)的局部放電檢測(cè)主要為：工頻正弦波電壓下的PD檢測(cè)、超低頻電壓下的PD檢測(cè)和阻尼振蕩波電壓下的PD檢測(cè)（Damped AC Voltage Testing，簡(jiǎn)稱(chēng)ME-OWST）。
2.1 工頻電壓下局放檢測(cè)設(shè)備
工頻電壓下局放檢測(cè)設(shè)備是zui理想的試驗(yàn)設(shè)備，但在試驗(yàn)時(shí)需要有很大功率的設(shè)備才能進(jìn)行，這便造成了所需試驗(yàn)電源質(zhì)量和體積的增大，當(dāng)電纜較長(zhǎng)時(shí)因設(shè)備太笨重便無(wú)法實(shí)施PD檢測(cè)，因而電力電纜在工頻電壓下的PD現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)較為困難。工頻電壓下檢測(cè)設(shè)備的笨重，不易現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。
2.2 超低頻電壓下局放檢測(cè)設(shè)備
超低頻電壓下的局部放電測(cè)試中所用的超低頻電源為0.1Hz正弦波電源，此電源理論上可以將試驗(yàn)變壓器的容量降低到1/500，因而試驗(yàn)變壓器的重量可大大降低，可以較容易地移動(dòng)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)。超低頻電源可長(zhǎng)期對(duì)被試電纜施加恒定電壓，始終為0.1Hz正弦波，波形沒(méi)有毛刺且光滑，電壓幅值恒定且不隨時(shí)間變化，因而其用在中、低壓電力電纜的耐壓試驗(yàn)和介損試驗(yàn)較多，能夠在較低的電壓下有效地發(fā)現(xiàn)XLPE絕緣電力電纜受潮和存在水樹(shù)枝的運(yùn)行缺陷。超低頻電壓下電纜的PD檢測(cè)應(yīng)用較少，其測(cè)試結(jié)果也備受質(zhì)疑。超低頻檢測(cè)結(jié)果的可信度及對(duì)電纜的損傷。
2.3 直流阻尼振蕩波電壓下局放檢測(cè)設(shè)備
阻尼振蕩波電壓法是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究較多的一種用于XLPE電力電纜局部放電現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和定位的方法，它是由荷蘭代爾夫特大學(xué)學(xué)者研究提出。該方法具有：與交流電源法等效性好、作用時(shí)間短、操作方便、易于攜帶、可有效檢測(cè)XLPE電纜中的各種缺陷，且試驗(yàn)不會(huì)對(duì)電纜造成損害等特點(diǎn)。
但是采用直流對(duì)XLPE電纜進(jìn)行充電，就會(huì)存在許多問(wèn)題。直流電壓下絕緣老化的機(jī)理和交流電壓下的老化機(jī)理不相同，在直流電壓下XLPE電纜會(huì)產(chǎn)生“記憶”效應(yīng)，并存儲(chǔ)積累單極性殘余電荷，使得電纜上的電壓值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其額定電壓，從而有可能導(dǎo)致電纜絕緣擊穿。直流試驗(yàn)時(shí)，如果在試驗(yàn)時(shí)電纜終端頭發(fā)生表面閃絡(luò)或電纜附件擊穿，會(huì)造成電纜芯線(xiàn)上產(chǎn)生波振蕩，在已積聚空間電荷的地點(diǎn)，由于振蕩電壓極性迅速改變?yōu)楫悩O性，使該處電場(chǎng)強(qiáng)度顯著增大，可能損壞絕緣，造成多點(diǎn)擊穿。XLPE電纜絕緣內(nèi)易產(chǎn)生水樹(shù)枝，在直流電壓下會(huì)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌?shù)枝，并形成放電，加速了絕緣劣化，以至于運(yùn)行后在工頻電壓作用下形成擊穿。結(jié)合以上四點(diǎn)因素，即使直流沖擊高壓發(fā)生器對(duì)XLPE電纜直流充電時(shí)間較短，其安全性還是有待進(jìn)一步考量。
2.4 ME-OWST阻尼振蕩波電壓下局放檢測(cè)設(shè)備
綜合上述電纜PD檢測(cè)的方法優(yōu)缺點(diǎn)。研制出基于變頻諧振的阻尼振蕩波電壓下XLPE電纜現(xiàn)場(chǎng)局部放電檢測(cè)及定位系統(tǒng)。
有效解決了：
工頻電壓下檢測(cè)設(shè)備的笨重，不易現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。
超低頻檢測(cè)結(jié)果的可信度及對(duì)電纜的損傷。
直流ME-OWST對(duì)電纜引起的不安全性。
既可以完成交流耐壓試驗(yàn)，又實(shí)現(xiàn)了局放測(cè)試及故障定位。
3.3 ME-OWST
電纜振蕩波局放測(cè)試及定位系統(tǒng)工作原理
如圖3-2所示，由供電線(xiàn)路或發(fā)電機(jī)輸入220V的交流電壓，經(jīng)過(guò)電源主機(jī)轉(zhuǎn)變成頻率、幅值可調(diào)節(jié)的方波電壓，再通過(guò)勵(lì)磁變壓器升壓，通過(guò)改變激勵(lì)強(qiáng)度使得被試電纜到達(dá)預(yù)定電壓。當(dāng)電源控制主機(jī)給出產(chǎn)生振蕩波的信號(hào)時(shí)，是系統(tǒng)RLC回路短路，則在被測(cè)試品電纜上產(chǎn)生阻尼振蕩波電壓，可通過(guò)局放檢測(cè)阻抗傳感器耦合電纜上的局放信號(hào)，經(jīng)寬頻放大器放大、濾波，zui后由數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行阻尼振蕩波電壓信號(hào)、電纜局部放電數(shù)據(jù)的同步采集，并把數(shù)據(jù)暫存在工控機(jī)上，zui后由外部筆記本命令將數(shù)據(jù)從工控機(jī)上傳回到筆記本上進(jìn)行分析、處理。
圖3-2 ME-OWST電纜振蕩波局放測(cè)試及定位系統(tǒng)工作原理圖
4.1 ME-OWST電纜振蕩波局放測(cè)試及定位系統(tǒng)基本技術(shù)指標(biāo)
表4-1 ME-OWST系統(tǒng)基本技術(shù)指標(biāo)
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阻尼交流輸出電壓
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10~220 kV
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阻尼交流電壓頻率范圍
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20 Hz~ 500 Hz
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電容范圍
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0.05 μF ~2 μF
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加壓方式
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交流諧振升壓
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局放檢測(cè)頻帶
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30kHz~15MHz
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局放測(cè)試范圍
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zui小10pC
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故障定位精度
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±2 m
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局放水平檢測(cè)
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放電脈沖的時(shí)間分辨率為10μs，相位分辨率為0.18°，
符合IEC 60270 標(biāo)準(zhǔn)
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耐壓試驗(yàn)
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交流耐壓試驗(yàn)、局放試驗(yàn)
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供電電壓
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AC380V+/-10%, 50Hz, 5A
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網(wǎng)絡(luò)接口
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WLAN 無(wú)線(xiàn)采集
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4.2 ME-OWST
電纜振蕩波局放測(cè)試及定位系統(tǒng)軟件功能
1）本系統(tǒng)適用于220kV及以下電壓等級(jí)電纜PD現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及定位。
2）本系統(tǒng)采集部分實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)采集，增強(qiáng)了系統(tǒng)和操作人員的安全性。
3）本系統(tǒng)提供參數(shù)設(shè)置模塊、信號(hào)采集模塊、數(shù)據(jù)分析及譜圖顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、離線(xiàn)數(shù)據(jù)回看、分析、處理計(jì)算放電位置，可對(duì)局放故障進(jìn)行定位。
4）本系統(tǒng)提供放電譜圖、故障定位譜圖、放電相位譜圖、放電次數(shù)譜圖、放電類(lèi)型識(shí)別等功能。
5）本系統(tǒng)具有數(shù)字濾波、動(dòng)態(tài)閾值、小波分析、時(shí)延鑒別、相關(guān)分析等抗干擾功能，可根據(jù)信號(hào)特征，對(duì)放電脈沖和干擾脈沖進(jìn)行取舍和鑒別，以及通過(guò)簡(jiǎn)單模式識(shí)別進(jìn)行PD類(lèi)型識(shí)別。
6）本系統(tǒng)根據(jù)阻尼振蕩電壓波形與局部放電信號(hào)關(guān)系圖以及定位譜圖確定局部放電的類(lèi)型，對(duì)電纜的整體絕緣狀況和壽命做更有效的評(píng)估和預(yù)測(cè)。
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