高壓電纜交接試驗(yàn)中分布式局部放電檢測技術(shù)的應(yīng)用

陳林軍

摘 要：對(duì)已有的局部放電檢測技術(shù)進(jìn)行了全面研究，并對(duì)其局部放電信號(hào)的傳輸特性進(jìn)行了分析，提出了以無線或光纖為傳輸媒介和以高頻電流法為檢測手段的分布式局部放電檢測技術(shù)。經(jīng)過實(shí)際操作可以得出，高壓電纜交接試驗(yàn)時(shí)的微小絕緣缺陷可以由分布式局部放電檢測技術(shù)有效檢測出。

關(guān)鍵詞：檢測技術(shù) 分布式局部放電 交接試驗(yàn) 高壓電纜

中圖分類號(hào)：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）06（c）-0064-02

由于附件安裝和運(yùn)輸及現(xiàn)場敷設(shè)的因素，即使已通過相關(guān)試驗(yàn)的高壓電纜的電氣性能也會(huì)遭受影響。所以為了保障電網(wǎng)能夠可靠供電，避免因微小絕緣缺陷影響整個(gè)電網(wǎng)，在運(yùn)輸敷設(shè)前要對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行交接試驗(yàn)。雖然電纜交接試驗(yàn)?zāi)軌蛑苯訖z測電纜質(zhì)量，但是電纜交接試驗(yàn)不能完全檢測出電纜的局部放電缺陷，還會(huì)使部分局部缺陷惡化，根據(jù)以往國內(nèi)許多新建工程電纜投運(yùn)后發(fā)生的故障就可以看出。所以，為避免以上問題出現(xiàn)，該文將對(duì)分布式局部放電檢測技術(shù)在高壓電纜交接試驗(yàn)中的應(yīng)用進(jìn)行研究分析。

1 電力電纜中局部放電信號(hào)傳輸特性

1.1 電纜局部放電信號(hào)傳輸規(guī)律

波阻抗是依據(jù)電纜分布參數(shù)并聯(lián)等效電路計(jì)算的，計(jì)算公式為，其中G、C、L、R分別為單位長度電力電纜分布絕緣等效電導(dǎo)、單位長度電力電纜分布電容、單位長度電力電纜分布電感、單位長度電力電纜分布電阻。為使局部放電信號(hào)在電纜中傳輸?shù)淖兓?guī)律得到進(jìn)一步的研究，引進(jìn)以為表達(dá)式的電纜傳播系數(shù)，觀察上式可以知道傳播系數(shù)為復(fù)數(shù)，可以轉(zhuǎn)化為，所以，以電纜兩端阻抗匹配為前提，經(jīng)由長為L的電力電纜傳輸后的局部放電信號(hào)的輸出和輸入有下列式子所示關(guān)系：，其中Ui、U0及L分別為局部放電信號(hào)輸出、輸入和電力電纜長度。根據(jù)式子可得，局部放電信號(hào)在電力電纜相位上的變化情況及幅值上的衰減由傳播系數(shù)決定，但電纜信號(hào)頻率和參數(shù)決定了傳播系數(shù)，所以局部放電信號(hào)在電纜內(nèi)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)如下：幅值衰減受局部放電信號(hào)在電纜中的傳輸距離影響，距離越長衰減越多；在距離相等情況下，幅值衰減速度受局部放電信號(hào)頻率的影響，頻率越高衰減速度越快；信號(hào)的色散現(xiàn)象是，包含不一樣頻率成分脈沖型信號(hào)，因各頻率分量不同的相移和衰減，在經(jīng)由線路傳輸過程中，會(huì)導(dǎo)致畸變和失真[1]。所以，有必要將分布式局部放電檢測系統(tǒng)應(yīng)用于電纜交接試驗(yàn)的電纜局部放電檢測中，否則非常難檢測到經(jīng)由較長電纜傳輸，基本衰減到零的高頻局部放電信號(hào)。

1.2 電力電纜的電路模型

內(nèi)部有絕緣缺陷的高壓電力電纜在交接試驗(yàn)的過程中，絕緣電阻會(huì)出現(xiàn)下降，但電流的泄漏和絕緣介質(zhì)的損耗會(huì)增加，與此同時(shí)，還可能會(huì)出現(xiàn)局部放電。用分布參數(shù)并聯(lián)型等效電路來分析擁有完好電氣性能的電力電纜。診斷電氣性能完好的電力電纜的依據(jù)是絕緣電阻的變化，這是由于電力電纜在電氣性能完好的情況下電感值很小，但絕緣電阻值的數(shù)量級(jí)可以達(dá)到1010。如果電力電纜不存在絕緣缺陷，電纜自身、中間接頭和相關(guān)附件的波阻抗是匹配的，反射信號(hào)也不會(huì)產(chǎn)生。相反，有絕緣缺陷的電力電纜，其絕緣電阻減小會(huì)非常明顯，還會(huì)導(dǎo)致本來參數(shù)分布均勻的電纜的波阻抗不再匹配，電磁信號(hào)在通過電纜時(shí)會(huì)發(fā)生反射，電纜診斷以及故障點(diǎn)定位就是以這些為理論依據(jù)。

2 分布式局部放電檢測系統(tǒng)

2.1 分布式局放檢測方法

電纜運(yùn)行中的在線監(jiān)測以及敷設(shè)后的交接驗(yàn)收試驗(yàn)適合用高頻TA法，這是因?yàn)榇朔椒ú挥媒?jīng)過耦合電容器在高壓端取得局部放電信號(hào)。而高頻TA法對(duì)局部放電電流的測量是通過電磁耦合完成的，測量回路和高壓電纜間不存在直接的電氣連接，所以噪聲能夠得到較好的控制。與實(shí)驗(yàn)室測量不同，現(xiàn)場測量電纜線路局部放電時(shí)，對(duì)于外部干擾不能使用屏蔽室等手段控制，和電纜連接的電力設(shè)備發(fā)出的干擾信號(hào)也都經(jīng)由電纜傳播，所以無法保證設(shè)備自身無局放和無干擾，這就需要使用獨(dú)特抗干擾手段的設(shè)備應(yīng)用于現(xiàn)場測量中[2]。為躲避較大干擾信號(hào)的頻段，使其具有較高信噪比，在現(xiàn)場局部放電的測量中，選頻技術(shù)作為一項(xiàng)重要的抗干擾方法，經(jīng)過測量頻率的調(diào)節(jié)來達(dá)到以上目的。IEC60270標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測量頻率為800 kHz以下，此頻段下，雖然減小了信號(hào)傳播衰減，但干擾信號(hào)也最為強(qiáng)烈，這是由于電纜外部的干擾信號(hào)在此頻段下能很容易地傳入電纜，所以為避免低頻干擾，應(yīng)在較高頻率下展開現(xiàn)場測量工作，電纜內(nèi)局部放電信號(hào)頻率和保證電纜線路監(jiān)測點(diǎn)位置之間距離相匹配的檢測頻率是現(xiàn)場測量的合適頻率。

2.2 分布式局放檢測系統(tǒng)

分布式局放檢測系統(tǒng)將感性傳感器放置于交叉互聯(lián)線和電纜接地線上，并利用其對(duì)局部放電信號(hào)進(jìn)行提取，被測接頭旁分別布置各檢測單元，全部電纜線路的分布式局放檢測是經(jīng)由手拉手的光纜連接方法或無線組網(wǎng)使其系統(tǒng)整體串聯(lián)，整條線路的每個(gè)接頭的局部放電情況經(jīng)由測量軟件實(shí)時(shí)檢測，測試人員根據(jù)3G無線通信或光纜傳回到控制主機(jī)的局部放電數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場情況對(duì)各接頭的識(shí)別干擾能力進(jìn)行調(diào)整，系統(tǒng)經(jīng)過干擾排除和調(diào)整設(shè)置后開始自動(dòng)監(jiān)測[3]。技術(shù)人員在局部放電報(bào)警出現(xiàn)時(shí)，要立即識(shí)別局部放電信息，判斷局部放電信號(hào)是否可靠，如果可靠，則對(duì)引起局部放電缺陷的類型進(jìn)行判斷。局部放電缺陷的嚴(yán)重性能夠通過放電特性的變化預(yù)示，分布式局放檢測系統(tǒng)能夠?qū)Ω鬟B接傳感器的信號(hào)進(jìn)行連續(xù)、獨(dú)立的監(jiān)測，并能檢索、顯示出數(shù)據(jù)，使局部放電特性變化能更容易被操作員找到，使得缺陷能夠盡早被技術(shù)人員解決。

3 分布式局放檢測技術(shù)的應(yīng)用

以某省敷設(shè)的電纜為例，長11 km、220 kV的電力電纜，使用光纖及無線混連方法的同步分布式局部放電檢測進(jìn)行現(xiàn)場交接試驗(yàn)，該線路使用的無線近端單元、無線遠(yuǎn)端單元及局部放電檢測單元分別為1個(gè)、7個(gè)和13個(gè)。此電纜線路ABC三相順利通過了1 h的1.7U0耐壓試驗(yàn)，沒有出現(xiàn)絕緣擊穿現(xiàn)象，線路A相和C相電纜自身及其相關(guān)附件都沒有在局部放電檢測點(diǎn)檢測出局部放電，雖然B相通過了耐壓試驗(yàn)且在交流耐壓試驗(yàn)時(shí)沒有出現(xiàn)絕緣擊穿現(xiàn)象，但是在B相終端檢測點(diǎn)檢索到了局部放電信號(hào)。試驗(yàn)電壓為215 kV時(shí)，B相終端有450pC的放電量，此放電量相較于耐壓1 h結(jié)束前的放電量大致相同，信號(hào)幅值較高，在電壓高于190 kV時(shí)，就發(fā)現(xiàn)了局部放電信號(hào)。因?yàn)锽相終端中出現(xiàn)了局部放電信號(hào)，所以必須對(duì)B相終端進(jìn)行拆卸檢查，經(jīng)檢查得，環(huán)氧套屏蔽罩上有明顯的劃傷和撞傷痕跡。

4 結(jié)語

該文對(duì)分布式局部放電檢測技術(shù)的提出，可以很大程度地使電纜線路的運(yùn)行故障減小，這是因?yàn)檫@種技術(shù)應(yīng)用選頻式高頻電流法的檢測手段、使用了特別的光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，使局部放電監(jiān)測耐壓試驗(yàn)可以準(zhǔn)確進(jìn)行，并能夠?qū)^緣電力電纜及其相關(guān)附件的局部放電缺陷進(jìn)行檢測，使得具有微小缺陷的電纜線路能夠被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，避免了此種電纜接入電網(wǎng)造成電網(wǎng)隱患。從實(shí)際應(yīng)用來看，分布式局部放電檢測技術(shù)在交流耐壓試驗(yàn)中，能夠?qū)﹄娎|的絕緣狀態(tài)進(jìn)行全面監(jiān)測，并能夠?qū)﹄娎|內(nèi)部的局部放電信號(hào)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，在對(duì)存在問題電纜的部位進(jìn)行解體查看過程中，使其檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性得到了驗(yàn)證，同時(shí)也檢驗(yàn)了分布式局部放電檢測技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

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