電纜振蕩波局放測試及定位系統(tǒng)
簡介：
開展的局部放電現(xiàn)場檢測的電源類型主要有：工頻正弦波電源，超低頻電源和阻尼振蕩波電壓源。針對以上三種電源方式下相應的局部放電檢測主要為：工頻正弦波電壓下的PD檢測、超低頻電壓下的PD檢測和阻尼振蕩波電壓下的PD檢測（Damped AC Voltage Testing，簡稱ME-OWST）。
2.1 工頻電壓下局放檢測設備
工頻電壓下局放檢測設備是zui理想的試驗設備，但在試驗時需要有很大功率的設備才能進行，這便造成了所需試驗電源質量和體積的增大，當電纜較長時因設備太笨重便無法實施PD檢測，因而電力電纜在工頻電壓下的PD現(xiàn)場檢測較為困難。工頻電壓下檢測設備的笨重，不易現(xiàn)場檢測。
2.2 超低頻電壓下局放檢測設備
超低頻電壓下的局部放電測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變壓器的容量降低到1/500，因而試驗變壓器的重量可大大降低，可以較容易地移動到現(xiàn)場進行試驗。超低頻電源可長期對被試電纜施加恒定電壓，始終為0.1Hz正弦波，波形沒有毛刺且光滑，電壓幅值恒定且不隨時間變化，因而其用在中、低壓電力電纜的耐壓試驗和介損試驗較多，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枝的運行缺陷。超低頻電壓下電纜的PD檢測應用較少，其測試結果也備受質疑。超低頻檢測結果的可信度及對電纜的損傷。
2.3 直流阻尼振蕩波電壓下局放檢測設備
阻尼振蕩波電壓法是近年來國內外研究較多的一種用于XLPE電力電纜局部放電現(xiàn)場檢測和定位的方法，它是由荷蘭代爾夫特大學學者研究提出。該方法具有：與交流電源法等效性好、作用時間短、操作方便、易于攜帶、可有效檢測XLPE電纜中的各種缺陷，且試驗不會對電纜造成損害等特點。
但是采用直流對XLPE電纜進行充電，就會存在許多問題。直流電壓下絕緣老化的機理和交流電壓下的老化機理不相同，在直流電壓下XLPE電纜會產生“記憶”效應，并存儲積累單極性殘余電荷，使得電纜上的電壓值遠遠超過其額定電壓，從而有可能導致電纜絕緣擊穿。直流試驗時，如果在試驗時電纜終端頭發(fā)生表面閃絡或電纜附件擊穿，會造成電纜芯線上產生波振蕩，在已積聚空間電荷的地點，由于振蕩電壓極性迅速改變?yōu)楫悩O性，使該處電場強度顯著增大，可能損壞絕緣，造成多點擊穿。XLPE電纜絕緣內易產生水樹枝，在直流電壓下會迅速轉變?yōu)殡姌渲?，并形成放電，加速了絕緣劣化，以至于運行后在工頻電壓作用下形成擊穿。結合以上四點因素，即使直流沖擊高壓發(fā)生器對XLPE電纜直流充電時間較短，其安全性還是有待進一步考量。
2.4 ME-OWST阻尼振蕩波電壓下局放檢測設備
綜合上述電纜PD檢測的方法優(yōu)缺點。研制出基于變頻諧振的阻尼振蕩波電壓下XLPE電纜現(xiàn)場局部放電檢測及定位系統(tǒng)。
有效解決了：
工頻電壓下檢測設備的笨重，不易現(xiàn)場檢測。
超低頻檢測結果的可信度及對電纜的損傷。
直流ME-OWST對電纜引起的不安全性。
既可以完成交流耐壓試驗，又實現(xiàn)了局放測試及故障定位。
3.3 ME-OWST
電纜振蕩波局放測試及定位系統(tǒng)工作原理
如圖3-2所示，由供電線路或發(fā)電機輸入220V的交流電壓，經過電源主機轉變成頻率、幅值可調節(jié)的方波電壓，再通過勵磁變壓器升壓，通過改變激勵強度使得被試電纜到達預定電壓。當電源控制主機給出產生振蕩波的信號時，是系統(tǒng)RLC回路短路，則在被測試品電纜上產生阻尼振蕩波電壓，可通過局放檢測阻抗傳感器耦合電纜上的局放信號，經寬頻放大器放大、濾波，zui后由數(shù)據(jù)采集卡進行阻尼振蕩波電壓信號、電纜局部放電數(shù)據(jù)的同步采集，并把數(shù)據(jù)暫存在工控機上，zui后由外部筆記本命令將數(shù)據(jù)從工控機上傳回到筆記本上進行分析、處理。
圖3-2 ME-OWST電纜振蕩波局放測試及定位系統(tǒng)工作原理圖
4.1 ME-OWST電纜振蕩波局放測試及定位系統(tǒng)基本技術指標
表4-1 ME-OWST系統(tǒng)基本技術指標
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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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局放檢測頻帶
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30kHz~15MHz
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局放測試范圍
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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
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放電脈沖的時間分辨率為10μs，相位分辨率為0.18°，
符合IEC 60270 標準
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耐壓試驗
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交流耐壓試驗、局放試驗
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供電電壓
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AC380V+/-10%, 50Hz, 5A
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網絡接口
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WLAN 無線采集
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4.2 ME-OWST
電纜振蕩波局放測試及定位系統(tǒng)軟件功能
1）本系統(tǒng)適用于220kV及以下電壓等級電纜PD現(xiàn)場檢測及定位。
2）本系統(tǒng)采集部分實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)采集，增強了系統(tǒng)和操作人員的安全性。
3）本系統(tǒng)提供參數(shù)設置模塊、信號采集模塊、數(shù)據(jù)分析及譜圖顯示、數(shù)據(jù)存儲、離線數(shù)據(jù)回看、分析、處理計算放電位置，可對局放故障進行定位。
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、放電類型識別等功能。
5）本系統(tǒng)具有數(shù)字濾波、動態(tài)閾值、小波分析、時延鑒別、相關分析等抗干擾功能，可根據(jù)信號特征，對放電脈沖和干擾脈沖進行取舍和鑒別，以及通過簡單模式識別進行PD類型識別。
6）本系統(tǒng)根據(jù)阻尼振蕩電壓波形與局部放電信號關系圖以及定位譜圖確定局部放電的類型，對電纜的整體絕緣狀況和壽命做更有效的評估和預測。
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