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MUD2109振荡波电缆局放检测及定位系统

更新时间: 2015-12-26 20:04:32  查看次数: 1014    
 1、现状

电力电缆是供电公司最重要的资产之一。随着对供电可靠性要求的不断提高,目前对电力基础设施基于事故的维护已经远不能满足要求,而基于状态的维护即状态检修日益受到重视。状态检修即提前掌握设备的运行情况,及时消除设备隐患,以免事故的发生。

在我国,北京电力公司一直非常重视电力设备的状态监测和状态检修,在奥运会供电保障任务中,状态检修被列入重点工作,各种先进的检测技术和设备被大量应用,包括2007年从德国引进的4台振荡波电缆局放系统,用于奥运场馆和重要设施的电缆检测,取得了良好效果。

国际上已经有数百台振荡波电缆局放检测系统应用于电力系统。在欧洲,德国、荷兰、波兰等国家已很好地开展应用。在亚洲,新加坡新能源电网有限公司利用振荡波电缆局放检测系统对配电网络进行状态检测,使供电可靠性得到了很大提高。

2、电缆局放检测

对电力电缆的现场局放检测(on-site PD Diagnosis)目前主要有在线和离线两种检测方式。在线局放检测是在电缆运行状况下进行,这样对局放的测定评估限定在U0水平以下,对背景噪声的处理技术上有一定的难度。另外,在线局放检测系统还不能按照IEC的标准进行校准,PD水平无法量化,也不具备可比性。

    离线局放检测是使用合适的高压电源来对离线电缆中局放进行定量测量,由此评估电缆在运行状态下的局放特性。对电缆进行现场局放检测(定量测量),目前还只能应用离线局放的检测方法,其最重要的三个测量参数为:局放起始电压(PDIV)、局放熄灭电压(PDEV)和局放量。

*  局放起始电压UiPDIV):当施加于电缆上的电压从某一测量不到局放的较低值逐渐增加到初次测量到电缆中局放时的最低电压。测试系统的精度及背景噪声直接影响到局放起始电压的测量。

*  局放熄灭电压UePDEV):当施加于电缆上的电压从某一测量到局放的较高值逐渐减小,直到电缆中停止出现重复性局放时的电压。Ue一般小于Ui,是评估电缆局放点危险性的一个重要参数。

局放量:测量到的局放脉冲值。局放量也是反映局放点危险性的一个重要参数。

研究表明,绝缘薄弱处的局部放电跟所加电压波形和频率有关,相同电压下,不同的测试波形和频率在同一点处所诱发的局放有很大差别。为了更准确地评估电缆中的局放特性,局放检测所加电压的波形及频率尽可能与正常运行时电压的相似,这样上述测量参数如PDIVPDEV和局放量就能更准确地反映出运行状况下的局放特性。另外,局放检测时所加的高压不应对电缆绝缘造成二次损伤。

    用于电缆局放检测的设备必须按照IEC60270标准进行校准,这样定量测量的结果才具有可比性。

3振荡波电缆局放检测系统

根据电工学原理可知,充电的电容器和电感器形成闭合回路时将产生振幅按指数衰减的正弦电压和电流振荡波。振荡波电缆局放测量装置就是利用电压振荡的前几个衰减不大的波对电缆(等效于电容器)施加交流电压并完成局部放电量测量的(由于回路无源,所以不存在电源干扰)。经过计算机分析测试数据,我们还能进一步得到集中度、位置等局放特征量,更加有效地评估电缆的绝缘状态。

现有的振荡波局放测量装置SebaKMT公司的OWTS系统用直流电源给电容器充电,达到预定电压后导通电子开关形成LC回路,电容器放电在被试品上产生振荡(贝博体彩app下载)电压。在这个系统中的电子开关须承受振荡(贝博体彩app下载)电压,因此受目前固态电子器件及相关控制技术水平的限制,贝博体彩app下载电压只能达到150kV

针对现有的直流充电型振荡波局放检测系统贝博体彩app下载电压较低以及被试电缆承受直流电压的缺点,本项目提出研制一种基于变频谐振的振荡波电缆局放检测系统,贝博体彩app下载电压将达到1000kV甚至更高,并且满足局放贝博体彩app下载要求。由于被试电缆在贝博体彩app下载过程中始终承受交流电压,所以不存在直流极化效应等对电缆的不利影响。

4、基于变频谐振的振荡波电缆局放检测系统

4.1系统工作原理

     该系统由谐振电感和电缆电容组成LC回路,再利用一个变频电源串联接入回路进行激励,通过调节激励电压的频率使回路达到谐振状态。提高激励电压使谐振电压达到预定值,进行交流耐压。需要测量局放时关断变频电源的输出并迅速将其短路,LC回路中将产生电压和电流振荡波,在电缆上得到振幅按指数衰减的正弦振荡电压,用前几个衰减不大的波进行局部放电贝博体彩app下载。对于串联谐振,振荡电压高于激励电压Q倍,因此对只承受激励电压的电子开关的耐压要求很低(最多2.5kV),器件容易获得。

根据被测电缆电容的不同,振荡电压的频率会在几十到上百赫兹的范围内变化,接近于50Hz工频。

振荡电压(可以高于交流耐压值)加在被测电缆上的时间极短(几百毫秒),因此不会对电缆造成损害。在电压幅值衰减过程中,可以很容易地测定PDIVPDEV、局放量等参数和局放集中程度

系统加压后诱发局放故障点产生的局放信号会分别向电缆的两端传递,先后到达测量端并被捕获。根据脉冲信号在电缆中的传播速度和局放信号先后到达的时间差可以得到局放点的位置。局放的校准保障了局放故障点定位的精度,多个局放故障点的定位亦可同时完成。4.3系统应用及特点

    对于电缆的局放检测目前还未形成统一的判断标准。在欧洲一般参照荷兰电缆公司的推荐参数(见下表),这一依据是否适合中国国情还需在实践中检验修改完善。这里要强调的是,对电缆中局放故障点的评估不仅仅要考虑局放量,局放起始电压Ui和局放熄灭电压Ue,,局放集中程度也是评估的重要参数之一。

基于变频谐振的振荡波电缆局放检测系统在对电缆进行交流耐压后再行局放检测,可以对电缆的绝缘状态做出更全面的评估。由于测试过程没有直流加压,所以对电缆无损伤;由于不受开关器件耐压的限制,贝博体彩app下载电压可以做得很高(1000kV),理论上讲,目前电力系统所有电压等级都适用。另外该系统不仅能测量局部放电,还能准确定位缺陷点的位置,为电缆故障的判断和处理带来极大便利。