電纜局部放電在線(xiàn)檢測(cè)問(wèn)題

1/ 電力電纜部分放電量的在線(xiàn)測(cè)量

部分放電檢測(cè)越來(lái)越被看作是一種較有用的絕緣確診方法，在線(xiàn)檢測(cè)運(yùn)用中更是如此，意圖是觀察和研討部分放電引起的絕緣老化問(wèn)題。電纜發(fā)作部分放電時(shí)，引起部分放電的空穴構(gòu)成實(shí)阻抗，這是電纜的浪涌阻抗，在開(kāi)始時(shí)是純阻性的。其發(fā)作的脈沖基本上是單極性脈沖，上升時(shí)間很短，并且脈沖寬度也很窄。脈沖從發(fā)作的方位向外傳達(dá)，由于在電纜中傳達(dá)時(shí)的衰減和散射，當(dāng)?shù)诌_(dá)測(cè)量點(diǎn)時(shí)，脈寬增加，幅值減小。一般情況下，在測(cè)量時(shí)能檢測(cè)到比較好的脈沖波形，其保留了很多與源波形相同的特性。圖１閃現(xiàn)了一段典型的電纜局放脈沖波形，其上升時(shí)間以及脈沖特性可以通過(guò)核算機(jī)生成的光標(biāo)測(cè)量。

圖1 電纜中的部分放電脈沖波形（閃現(xiàn)了核算機(jī)生成的光標(biāo)）

假設(shè)上升時(shí)間和脈沖寬度在電纜部分放電脈沖的一般范圍內(nèi)，那么就可以把該脈沖看成是電纜部分放電。一般來(lái)說(shuō)，電纜部分放電的上升時(shí)間在50ns到1s之間，而脈寬小于2s。實(shí)踐上，關(guān)于交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電纜來(lái)說(shuō)，其對(duì)應(yīng)值會(huì)比這小些。這是由于XLPE電纜的損耗和散射比較小的原因。脈沖的上升時(shí)間和脈寬取決于電纜端部的脈沖波形，也取決于檢測(cè)電路。可是，這種運(yùn)用上升時(shí)間和脈沖寬度來(lái)檢測(cè)脈沖方位的簡(jiǎn)略方法并不非常適用。由于檢測(cè)電路的不判定性，相同使得上升時(shí)間和脈沖寬度隨之改變，例如當(dāng)其包含一個(gè)大電感時(shí)，脈沖的上升時(shí)間就會(huì)緩慢，并且脈沖寬度也會(huì)變大?？墒牵诿}沖的開(kāi)始方位，上升時(shí)間卻是一個(gè)很有價(jià)值的特征量。關(guān)于運(yùn)用高頻電流傳感器（HFCT）的在線(xiàn)部分放電檢測(cè)，其檢測(cè)電路一般有較大的帶寬（>20MHz），這種簡(jiǎn)略的定位方法仍是能得到較為滿(mǎn)意的測(cè)量效果的。
圖2高頻電流傳感器檢測(cè)33kV電纜部分放電（箭頭所指為高頻電流傳感器）

圖2所示為用于33kV XLPE電纜檢測(cè)的電流傳感器，傳感器可以?shī)A繞在接地線(xiàn)之上的每個(gè)線(xiàn)芯上，也可以將電流傳感器夾繞在接地線(xiàn)上。部分放電脈沖沿電纜傳至終端，在導(dǎo)體上它們的極性相同，在屏蔽上相反，要害的問(wèn)題是能在接地線(xiàn)或?qū)w電流兩者之間截取其間一個(gè)。實(shí)踐上，這兩個(gè)信號(hào)很相似，但它們?cè)趦蓚€(gè)測(cè)量點(diǎn)之間的噪音成分卻有所不同。?
圖3 電纜脈沖上升時(shí)間分布
圖3所示為33kV紙絕緣電纜的在線(xiàn)檢測(cè)效果，從圖中我們可以看到，電纜的首要上升時(shí)間會(huì)集在200ns附近。被測(cè)電纜長(zhǎng)度為2km左右，全部脈沖全部取自于1600m處的一個(gè)中心接頭。從圖中閃現(xiàn)的電纜上升時(shí)間的分布情況看，各上升時(shí)間之間還存在著寬度不等的空白區(qū)。理論上，可依據(jù)圖3畫(huà)出上升時(shí)間的曲線(xiàn)圖，縱坐標(biāo)以米為單位，假定部分放電脈沖上升時(shí)間和脈沖在電纜中的傳達(dá)距離之間存在函數(shù)聯(lián)絡(luò)。實(shí)踐上，這種聯(lián)絡(luò)也是比較簡(jiǎn)略建立的，它取決于電纜的類(lèi)型，而問(wèn)題的要害就在于電纜終端的測(cè)量電路的阻抗是不判定的。如前面所述，當(dāng)檢測(cè)電路的阻抗中含有大的感抗時(shí)，脈沖的上升時(shí)間首要取決于檢測(cè)電路的阻抗而不是部分放電脈沖的傳達(dá)距離。在這種情況下，脈沖上升時(shí)間和傳達(dá)距離之間的聯(lián)絡(luò)就無(wú)法建立。
運(yùn)用部分放電脈沖波形檢測(cè)局放的較大優(yōu)勢(shì)就在于：可以幾乎不用考慮因脈沖在電纜中傳達(dá)的衰減而形成的測(cè)量誤差，尤其是關(guān)于衰減很大的紙絕緣電纜。部分放電脈沖在電纜上傳達(dá)一段距離往后幅值很快就會(huì)衰減10到20倍。假設(shè)脈沖峰值衰減到本來(lái)的1/20，那么離測(cè)量點(diǎn)比較遠(yuǎn)的部分放電工作就會(huì)顯得很微小，難以發(fā)現(xiàn)。運(yùn)用放電脈沖波形，測(cè)量部分放電電流下的面積，就可以對(duì)幅值進(jìn)行測(cè)量，并且它受信號(hào)衰減的影響小得多，放電量則可通過(guò)放電電流的積分求得，如下式：
式中的“const”是電流轉(zhuǎn)換為電壓的系數(shù)。此式已考慮了電流互感器的傳輸阻抗，電纜阻抗以及放大器增益等要素。通過(guò)這種方法測(cè)量放電量往后，乘以一個(gè)批改因數(shù)并假定檢測(cè)阻抗為電纜的浪涌阻抗，就可以以皮庫(kù)（pC）為單位測(cè)量部分放電的幅值。實(shí)踐運(yùn)用中，在電纜中部接頭處的地線(xiàn)上測(cè)量時(shí)，浪涌阻抗和實(shí)踐的浪涌阻抗很靠近，而端部浪涌阻抗的不堅(jiān)定一般在20％以下。例如對(duì)整體浸漬不滴流（MIND）11kV紙絕緣電纜，在3km處測(cè)量，用上面的公式測(cè)量時(shí)幅值僅衰減了3倍，而直接測(cè)量時(shí)幅值衰減了15倍。這就闡明，這種方法對(duì)任何電纜的在線(xiàn)部分放電測(cè)量，都可以以皮庫(kù)為單位標(biāo)明，而不需要標(biāo)定。

2 /電纜部分放電單端定位法
在檢測(cè)到電纜局放時(shí)，假設(shè)能對(duì)部分放電源進(jìn)行定位，那么部分放電活動(dòng)測(cè)量的實(shí)效性就會(huì)大大前進(jìn)。當(dāng)局部放電發(fā)作時(shí)，局放脈沖從放電點(diǎn)向電纜兩頭傳達(dá)（平均速度約150-160m/μs）。首要抵達(dá)測(cè)量端的脈沖是直接向該方向傳達(dá)的脈沖（直達(dá)脈沖），而完結(jié)部分放電定位，還要測(cè)量向反方向傳達(dá)后被反射回來(lái)的脈沖（反射脈沖），如圖4所示：
圖4：“單端”電纜部分放電定位方法

志向情況下，假設(shè)直達(dá)脈沖和反射脈沖都能被辨認(rèn)，就可很簡(jiǎn)略地判定部分放電方位。即核算兩個(gè)脈沖的時(shí)間差（ΔT），就可判定部分放電方位。但在實(shí)踐運(yùn)用中，運(yùn)用這種簡(jiǎn)略的單端測(cè)量方法，很難實(shí)現(xiàn)局放點(diǎn)的定位。這是由于反射的脈沖太弱，或存在其它反射脈沖、噪音以及波形失真帶來(lái)的攪擾。因而，假設(shè)第二個(gè)脈沖（反射脈沖）可以顯著強(qiáng)于噪音信號(hào)，定位就會(huì)簡(jiǎn)略得多。

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