淡論小電容量電工產(chǎn)品在無屏蔽室條件下的局部放電測量

（廈門ABB開關(guān)有限公司，福建 廈門 361000）

淡論小電容量電工產(chǎn)品在無屏蔽室條件下的局部放電測量

孔令康

（廈門ABB開關(guān)有限公司，福建 廈門 361000）

局部放電測量是檢測固體絕緣中存在氣泡和裂紋等缺陷最有效的手段，局部放電又是個(gè)弱電現(xiàn)象，在沒有屏蔽室條件下進(jìn)行局部放電試驗(yàn)極易受各種干擾的影響。本文詳細(xì)探討了小電容的電工設(shè)備（比如：充氣式中壓開關(guān)柜 GIS）在車間內(nèi)無屏蔽室條件下的局部放電測量的試驗(yàn)方法，這為廠家既可以順利進(jìn)行局放試驗(yàn)，又可節(jié)約屏蔽室建設(shè)成本。希望該方法為同行提供可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

局部放電測量；屏蔽室；干擾；試驗(yàn)設(shè)備

1 概述

局部放電分為電測量法和非電測量法兩大類。電測法中有脈沖電流法、無線電干擾法等，非電測量法中有肉眼或光學(xué)檢測、聲學(xué)檢測及化學(xué)檢測等。其中脈沖電流法是工廠試驗(yàn)室和客戶現(xiàn)場測量局部放電時(shí)最普遍采用的一種方法，也是IEC和國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中推薦的定量且靈敏度高的測量方法。由于脈沖電流法常因騷擾引起的干擾而導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確，所以須采取措施消除或抑制干擾，才能確保脈沖電流法測量局部放電量的正確性和可靠性。這些干擾分別來自電源網(wǎng)絡(luò)、接地及空間等方面，在實(shí)踐工作中，對于小電容量試品局部放電測量試驗(yàn)，如果采取濾波、接地及相關(guān)屏蔽等措施，在無屏蔽室條件下也可以使視在電荷的測量限值達(dá)到約2pC，即背景噪聲水平小于2pC。下面筆者就這些內(nèi)容逐一探討。

2 電源濾波方面的措施

2.1 電源濾波器

在高壓試驗(yàn)變壓器的原邊設(shè)置低通濾波器，以擬制試驗(yàn)供電網(wǎng)絡(luò)中干擾，提高局放測試的靈敏度及降低背景噪聲。低通濾波器的截至頻率為15kHz，并設(shè)計(jì)成能擬制來自相線（380V）中的干擾，設(shè)計(jì)成∏型濾波器。如圖1所示

圖1 電源濾波器設(shè)計(jì)圖

圖2 并聯(lián)單點(diǎn)接點(diǎn)示意圖

圖中:

a.L1=L2=L3=L4

b.C1=C2

c.L、C可根據(jù)產(chǎn)品性能要求，確定其參數(shù)。

d.衰減特性:

15kHz～100kHz≥60dB 100kHz～1MHz≥80dB

2.2 雙屏蔽靜電隔離變壓器

隔離變壓器在試驗(yàn)系統(tǒng)中用于傳輸電源能量，在濾波器的前面設(shè)置屏蔽式隔

離變壓器，目的為了抑制來自電源供電網(wǎng)絡(luò)的干擾信號(hào)，并達(dá)到將供電電源與試

驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行電隔離，提高局部放電測試的靈敏度及降低背景噪聲等作用，其衰減特性需15kHz～1MHz≥15dB。

3 接地方面的措施

根據(jù)局部放電測量的要求，試驗(yàn)系統(tǒng)的接地電阻越小，局部放電測量時(shí)受到的干擾就會(huì)越?。痪植糠烹娫囼?yàn)中易受到其他地信號(hào)的侵入，從而影響了局部放電測量的準(zhǔn)確性。因此局部放電測量系統(tǒng)的接地電阻須小于0.5歐姆，要求獨(dú)立并且不與其他的接地系統(tǒng)存在電氣連接。為了局部放電測量不受外界的影響，不僅要考慮接地網(wǎng)的材質(zhì)和制作等，還需要考慮局放試驗(yàn)系統(tǒng)的供電方式、試驗(yàn)設(shè)備接地的方式、試驗(yàn)圍欄的制作及接地等。

經(jīng)查詢廈門地質(zhì)的相關(guān)資料后得知，我公司車間建筑下面的地質(zhì)情況復(fù)雜，土壤是回填土，大部分是碎石或礫石等，再往下是花崗巖，不存在有效水源，因此土壤的電阻率很大，因此為了使試驗(yàn)區(qū)的接地電阻達(dá)到小于0.5歐姆要求，接地網(wǎng)需要采用立體接地網(wǎng)式方案，其位于車間地平面1.2米以下，垂直接地網(wǎng)須與水平接地網(wǎng)可靠有效焊接，同時(shí)可考慮由一根接地體引出車間地平面，以方便試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的設(shè)備及圍欄等接地使用。垂直接地網(wǎng)的材質(zhì)采用圓柱體紫銅，直徑為40mm，垂直接地體長度為11米，共12根，其間距為5.5米。水平接地網(wǎng)的材質(zhì)也采用紫銅，形狀為30mm×5mm的銅排。在接地網(wǎng)施工過程中，須采用高質(zhì)降阻劑澆灌在每根接地體周圍，以確保接地體充分與土壤或碎石接觸，增大接地體與其周圍土壤的接觸面積，改善接地體周圍土壤的電阻率，從而達(dá)到有效降低接地電阻目的。

每個(gè)接頭須用聯(lián)結(jié)銷鎖緊，然后加熱高溫銅焊，要確保每次焊接可靠，不允許虛焊或脫焊。

需要說明的是，立體式接地網(wǎng)的施工采用有資質(zhì)機(jī)械化專業(yè)施工公司，這樣可提高施工效率，減少施工時(shí)間。

局部放電測量試驗(yàn)系統(tǒng)的試驗(yàn)設(shè)備的接地連接必須采用并聯(lián)單點(diǎn)接地方式。由于接地是控制電磁干擾的基本方法，單點(diǎn)接地是消除地網(wǎng)干擾最有效的方法。信號(hào)接地分為單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地兩種，單點(diǎn)接地又分為串聯(lián)單點(diǎn)接地和并聯(lián)單點(diǎn)接地，并聯(lián)單點(diǎn)接地如圖（如圖2所示），各點(diǎn)電位如式（如式1所示）:

圖2中各路電流互不干擾，故各接地點(diǎn)的電位也不受其它接地點(diǎn)的影響。由于并聯(lián)單點(diǎn)法的各接地線的長度較長，在高頻時(shí)表現(xiàn)為電感，使其高頻阻抗升高，故采用并聯(lián)單點(diǎn)接地時(shí)，接地線必須盡可能短，使高頻阻抗減到最小。使地電阻產(chǎn)生的干擾降低到最低水平。為了使高頻阻抗最小，系統(tǒng)中采用200mm（寬）×0.5mm（厚）的銅箔作為設(shè)備與系統(tǒng)接地點(diǎn)的連接材料。

圖3 IT 系統(tǒng)示意圖

圖4 圍欄效果圖

為了使局部放電測量試驗(yàn)系統(tǒng)的接地有效獨(dú)立，需考慮設(shè)備供電系統(tǒng)的接地網(wǎng)與局部放電測量試驗(yàn)系統(tǒng)的接地網(wǎng)有效隔離，所以局部放電測量試驗(yàn)系統(tǒng)采用TT供電方式（如圖3所示）。試驗(yàn)區(qū)供電電源直接接入380V，若需要220V電源，可用380V/220V的隔離變壓器來實(shí)現(xiàn)，車間配電網(wǎng)的N線及工作接地線不能接入試驗(yàn)區(qū)，所有試驗(yàn)設(shè)備的外殼必須可靠連接在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)獨(dú)立的立體式接地網(wǎng)的單一接地點(diǎn)上。這樣做的目的是為了防止外界的干擾信號(hào)通過大地侵入到局部放電測量試驗(yàn)系統(tǒng)，以免干擾局部放電測量的正確度及靈敏度。

為了確保試驗(yàn)安全及有效減少外界干擾，建立具有良好導(dǎo)電性能的圍欄是必要的，且其須有效連接在試驗(yàn)區(qū)獨(dú)立的接地網(wǎng)上，避免與外界的導(dǎo)電性物體接觸。試驗(yàn)圍欄材料可由鋁型材及鍍鋅的鐵絲網(wǎng)結(jié)合而成，須配置安全門、聯(lián)鎖位置開關(guān)及安全警示燈。如圖4所示。

4 試驗(yàn)設(shè)備方面的措施

試驗(yàn)設(shè)備性能方面除了能滿足試驗(yàn)的基本要求外，還須考慮其局部放電量。試驗(yàn)系統(tǒng)中所有設(shè)備的局部放電量在額定電壓下要小于2pC，局部放電測量儀器須具備良好且有效的抗干擾性能，可考慮選用保定天威新域科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的數(shù)字局部放電測量儀器，因?yàn)槠湫詢r(jià)比很高，有良好的售后服務(wù)保障。

試驗(yàn)設(shè)備的回路連接也是要綜合考慮的，既要考慮試驗(yàn)的基本要求，又要考慮設(shè)備連接后對局部放電背景放電水平的影響。一般按照試驗(yàn)供電電源先進(jìn)入雙屏蔽靜電隔離變壓器，接調(diào)壓器，再接入電源濾波器及試驗(yàn)變壓器。若有其他試驗(yàn)設(shè)備可酌情考慮其連接位置。

結(jié)語

綜上所述，結(jié)合我司實(shí)際使用情況來看，只要在試驗(yàn)電源、接地及試驗(yàn)設(shè)備等方面采取有效措施，就可以在無屏蔽室條件下進(jìn)行產(chǎn)品的局部放電測量試驗(yàn)，并且試驗(yàn)系統(tǒng)的背景局放量水平可小于2pC，可以滿足40.5kV以下的小電容量電工產(chǎn)品的局部放電測量的需要，可以節(jié)約幾十萬元高壓局放測量試驗(yàn)室的建設(shè)投資費(fèi)用。此實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對于很多生產(chǎn)小電容量的電工產(chǎn)品的廠家來說極具有使用價(jià)值及經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此值得推廣使用。

[1]局部放電屏蔽試驗(yàn)室性能的測量方法研究[J].電線電纜，1990（02）.

TM85 < class="emphasis_bold"> 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

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