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电缆局部放电检测研究现状

发布时间:2020-07-31 10:42人气:

针对电缆的局部放电检测,不同的检测方法机理不尽相同,但是都是依靠其产生的各种效应进行的。目前具体的方法有:

(1)脉冲电流法

脉冲电流法不仅用于电力电缆的局部放电检测,而且也用于其它各类高压电力设备的检测中。它是一种被广泛应用的经典方法,也是国际和国内标准中广泛认可的检测方法。IEC60270标准规定了该方法的具体测量方式,其原理图如下:
脉冲电流法原理图
首先试品内有局部放电现象时,其两侧的电荷就会有较明显的突变。由于检测回路与试品的两侧连接,所以在检测回路内会存在脉冲电流。然后,该电流会导致检测阻抗两侧电压发生明显突变。最后局部放电信号就可以通过测定该电压获取。

同时,该种检测方法可以完成对局部放电量的大小的标定。脉冲电流法具有灵敏性高、能标定、检测安全等优点,但在检测中,只能进行电缆的离线检测。


(2)差分法

1989年,日本两家公司的研究人员通过不懈努力合作,研制出了该种检测方法。此方法针对的电压等级较高,主要为110kV及以上,其基本结构图为:
差分法结构图
其原理图如下图:
差分法原理示意图
两片金属箔分别置于接头两侧。这样根据基本物理原理,其与金属屏蔽层间形成等效电容。因为等效电容的存在,形成了一个包括检测阻抗在内的完整的回路。当接头某侧内部有局部放电发生时,便可以通过检测阻抗获取。此种方法的优点是不需要添加专门的耦合电容或高压电源,有较好的抗干扰性能,但该方法操作复杂、检测频带较窄。

(3)电容耦合法

该方法由我国和英国的两所大学的研究人员,以及英国电网公司的工作人员,通过通力合作完成的。首先,此方法需要将一定区域的电缆外护套除去。然后,将一种金属箔置于外露的半导电层上。此金属箔具有电极的作用,将接收设备与其连接,可获取检测信号。最后,恢复被人为断开的金属屏蔽层的连通,一般用导线实现。

此种电容型传感器可以有效的获取高频率信号,具有较好的灵敏度。但是该种方法需要剥去部分电缆外护套,对电缆造成破坏,这样会威胁运行电缆的有效性,与实际现场检测要求不相符。


(4)电感耦合法

电感耦合法是由荷兰的研究人员最早提出的。该方法可以用于电缆的在线检测。因为发生局部放电现象时会产生磁场,该方法就是通过其获取局部放电信息。其具体检测原理为:电缆接头内发生局部放电时,会激发出脉冲信号。由于屏蔽层的存在,该信号会沿着其进行传导,并激发出沿电缆方向的磁场,该磁场会穿过套在电缆上的线圈构成的传感器。一旦磁场发生改变,磁通就会跟着改变,这样传感器上就会获取到脉冲信号。可根据此脉冲信号的特征,来分析电缆的局部放电情况。该方法具有10pC-20pC的检测灵敏度。但是这种测量方法仅能应用于绕包恺装电缆,应用的局限性很强。

(5)超声波检测法

超声波检测技术的研究历史较长。用超声波检测局部放电的方法首先被广泛应用于GIS、电机和油浸式电力变压器的局部放电检测中。采用此种方法后,系统效率明显提高、成本有效节约,之后这一方法被应用到电力电缆的局部放电检测中。

由于局部放电的产生会伴随着一系列的物理现象,其中就包括激发出超声波信号。该信号从电缆内部向外辐射,可通过超声波传感器接收到。通过观察分析采集到的信号,就可以了解电缆的局部放电情况。该超声波信号频率分布范围很广。由于超声信号中的高频分量在电缆绝缘中传播时衰减速度很快,并且声波具有散射效应,因此该方法的抗干扰能力较差,对传感器的灵敏度要求很高。


(6)高频法

高频法主要通过电流传感器实现。因为,电缆中间接头、电缆终端的屏蔽层与接地线相连。所以,检测时可将传感器套在此接地线上。这样局部放电脉冲信号经过屏蔽层的传播,传导到接地线上。套在接地线上的传感器可以感应到,实现检测目的。

此种方法操作简单,安装方便,具有很宽的检测频带,大部分的局部放电信号可以被捕捉到,并且脉冲波形可以通过此方法比较真实地被反映出来,正在被越来越广泛的研究与应用。但该方法的缺点为:来自接地线的干扰信号容易对检测结果造成影响,导致误检测。如果能设法去除此干扰信号或者借助其他手段避免误检测,该方法将具有很好的应用前景。


(7)超高频法

超高频法是近年来的研究热点。在GIS的检测中,最早使用了该方法诊断其局部放电情况。该方法灵敏度较高,并且借助一定的算法可实现局放源的定位、缺陷类型的模式识别。之后,其无论是在电机还是在变压器的应用中,都取得了不错的效果。现在,国内外的研究人员己经将XLPE电缆作为下一步的重点应用对象,并做出了很多具体的理论和实验研究。研究表明,局部放电一旦在XLPE电缆中间接头内发生,便会激发出上数GHz的超高频信号,可采用超高频法对其进行检测。但由于超高频信号在空气中衰减很快,许多超高频传感器采用了内置式。这需要把传感器置入电缆中间接头内,必须在敷设电缆时进行安装实现。而对于己经投入运行的电缆,很难进行该种传感器的安装。并且,内置式传感器会影响电缆接头的电场分布,一旦安装位置不当,便会致使电缆中间接头发生安全事故。

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