ME-OHLT60電纜振蕩波局放測試系統(tǒng)特點:
局部放電的發(fā)生會伴隨著很多物理、化學(xué)效應(yīng),并產(chǎn)生相應(yīng)的聲、光、熱以及放電生成物等。以局部放電所產(chǎn)生的各種現(xiàn)象為依據(jù),通過能表述該現(xiàn)象的物理量的測量來表征局部放電的狀態(tài)。至今,國內(nèi)外出現(xiàn)的電纜局部放電測試方法主要有脈沖電流法、無線電干擾電壓法(簡稱RIV法)、差分法、方向耦合法、電容耦合法、電感耦合法、超聲波檢測法等。IEC及世界各國都制定了電纜相關(guān)的局部放電測試標(biāo)準(zhǔn),如IEC60885-3(對應(yīng)的國標(biāo)為GB/T3048.12-94)推薦的脈沖電流法,可對電纜進(jìn)行定量檢測。
對電力電纜及其接頭進(jìn)行局部放電檢測和定位研究有著非常重要的意義和經(jīng)濟(jì)價值。通過對局部放電的測量及時發(fā)現(xiàn)絕緣系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié),找出故障原因,保證電力電纜質(zhì)量,保障電力系統(tǒng)安全可靠運行。國際大電網(wǎng)(CIGRE)也在2009年成立了電纜及接頭現(xiàn)場局部放電檢測技術(shù)的工作組,對該方面技術(shù)發(fā)展進(jìn)行研究。
局部放電是電力電纜運行中的一個較大的安全隱患,是電纜絕緣劣化的重要征兆,也是造成絕緣老化的重要原因之一。電力電纜局部放電現(xiàn)場測量時,由于環(huán)境復(fù)雜,外部噪聲干擾嚴(yán)重,測量會比出廠實驗時困難許多。尤其是在離線狀態(tài)下對電力電纜進(jìn)行局部放電測量時,就必須有便攜式電源對其進(jìn)行施壓。目前國內(nèi)外開展的局部放電現(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(yīng)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)。
1 工頻電壓下局放檢測設(shè)備
工頻電壓下局放檢測設(shè)備是zui理想的試驗設(shè)備,但在試驗時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電源質(zhì)量和體積的增大,當(dāng)電纜較長時因設(shè)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(shè)備的笨重,不易現(xiàn)場檢測。
2 超低頻電壓下局放檢測設(shè)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(jìn)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(yīng)用較少,其測試結(jié)果也備受質(zhì)疑。超低頻檢測結(jié)果的可信度及對電纜的損傷。
3 直流阻尼振蕩波電壓下局放檢測設(shè)備
阻尼振蕩波電壓法是近年來國內(nèi)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(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(jìn)行充電,就會存在許多問題。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電纜會產(chǎn)生“記憶”效應(yīng),并存儲積累單極性殘余電荷,使得電纜上的電壓值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其額定電壓,從而有可能導(dǎo)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(luò)或電纜附件擊穿,會造成電纜芯線上產(chǎn)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(qiáng)度顯著增大,可能損壞絕緣,造成多點擊穿。XLPE電纜絕緣內(nèi)易產(chǎn)生水樹枝,在直流電壓下會迅速轉(zhuǎn)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(jié)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(jìn)一步考量。
4 ME-OWST60阻尼振蕩波電壓下局放檢測設(shè)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(shè)備的笨重,不易現(xiàn)場檢測。
超低頻檢測結(jié)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。
ME-OHLT60電纜振蕩波局放測試系統(tǒng)系統(tǒng)工作原理
局部放電測試是評估電力電纜絕緣質(zhì)量的重要方法,特別是擠出型絕緣材料的電纜。由于電纜的絕緣結(jié)構(gòu)中往往會由于加工技術(shù)上的難度或原材料不純而存在氣隙和有害性雜質(zhì),或者由于工藝原因,在絕緣與半導(dǎo)電屏蔽層之間存在間隙或半導(dǎo)電體向絕緣層突出,在這些氣隙和雜質(zhì)尖端處極易產(chǎn)生局部放電,同時在電力電纜的安裝和運行過程當(dāng)中也可能會產(chǎn)生各種絕緣缺陷導(dǎo)致局部放電。
由于XLPE電纜及接頭局部放電信號微弱,波形復(fù)雜多變,極易被背景噪聲和外界電磁干擾噪聲淹沒,所以研究怎樣有效提取真實不失真的局部放電信號具有較大難度。本系統(tǒng)所使用的耦合單元(檢測阻抗)能真實有效的耦合到局部放電信號,對試驗電壓的工頻及其諧振的低頻信號則予以抑制或濾除。
ME-OHLT60電纜振蕩波局放測試系統(tǒng)項目研究的關(guān)鍵和難點
(1) 本項目的技術(shù)難點是如何對變頻諧振電壓進(jìn)行有效的控制,使得電壓波形滿足現(xiàn)場測量要求?;谧冾l諧振產(chǎn)生阻尼振蕩波電壓尚屬首次,所以沒有以往先例所循。
(2)現(xiàn)場檢測環(huán)境復(fù)雜,需要對現(xiàn)場干擾情況進(jìn)行分析。實現(xiàn)強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下的微弱信號提取。需要對抗干擾的軟件算法進(jìn)行研究。
(3)實現(xiàn)原始放電波形信號的高速數(shù)據(jù)采集,進(jìn)而為PD信號的定位提供基礎(chǔ)。
(4)對局部放電信號進(jìn)行定位的分析技術(shù),需要利用相關(guān)分析等技術(shù)進(jìn)行,提高定位的準(zhǔn)確率。
ME-OHLT60電纜振蕩波局放測試系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)
1 ME-OWST60系統(tǒng)基本技術(shù)指標(biāo)
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(biāo)準(zhǔn)
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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(wǎng)絡(luò)接口
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WLAN 無線采集
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ME-OHLT60電纜振蕩波局放測試系統(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(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(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(guān)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(jìn)行取舍和鑒別,以及通過簡單模式識別進(jìn)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(guān)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(yù)測。