電纜局部放電在線檢測問題

1/ 電力電纜部分放電量的在線測量

部分放電檢測越來越被看作是一種較有用的絕緣確診方法，在線檢測運用中更是如此，意圖是觀察和研討部分放電引起的絕緣老化問題。電纜發(fā)作部分放電時，引起部分放電的空穴構(gòu)成實阻抗，這是電纜的浪涌阻抗，在開始時是純阻性的。其發(fā)作的脈沖基本上是單極性脈沖，上升時間很短，并且脈沖寬度也很窄。脈沖從發(fā)作的方位向外傳達，由于在電纜中傳達時的衰減和散射，當(dāng)?shù)诌_測量點時，脈寬增加，幅值減小。一般情況下，在測量時能檢測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，其上升時間以及脈沖特性可以通過核算機生成的光標(biāo)測量。

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

假設(shè)上升時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。一般來說，電纜部分放電的上升時間在50ns到1s之間，而脈寬小于2s。實踐上，關(guān)于交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電纜來說，其對應(yīng)值會比這小些。這是由于XLPE電纜的損耗和散射比較小的原因。脈沖的上升時間和脈寬取決于電纜端部的脈沖波形，也取決于檢測電路?？墒?，這種運用上升時間和脈沖寬度來檢測脈沖方位的簡略方法并不非常適用。由于檢測電路的不判定性，相同使得上升時間和脈沖寬度隨之改變，例如當(dāng)其包含一個大電感時，脈沖的上升時間就會緩慢，并且脈沖寬度也會變大。可是，在脈沖的開始方位，上升時間卻是一個很有價值的特征量。關(guān)于運用高頻電流傳感器（HFCT）的在線部分放電檢測，其檢測電路一般有較大的帶寬（>20MHz），這種簡略的定位方法仍是能得到較為滿意的測量效果的。
圖2高頻電流傳感器檢測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電纜檢測的電流傳感器，傳感器可以夾繞在接地線之上的每個線芯上，也可以將電流傳感器夾繞在接地線上。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，要害的問題是能在接地線或?qū)w電流兩者之間截取其間一個。實踐上，這兩個信號很相似，但它們在兩個測量點之間的噪音成分卻有所不同。?
圖3 電纜脈沖上升時間分布
圖3所示為33kV紙絕緣電纜的在線檢測效果，從圖中我們可以看到，電纜的首要上升時間會集在200ns附近。被測電纜長度為2km左右，全部脈沖全部取自于1600m處的一個中心接頭。從圖中閃現(xiàn)的電纜上升時間的分布情況看，各上升時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畫出上升時間的曲線圖，縱坐標(biāo)以米為單位，假定部分放電脈沖上升時間和脈沖在電纜中的傳達距離之間存在函數(shù)聯(lián)絡(luò)。實踐上，這種聯(lián)絡(luò)也是比較簡略建立的，它取決于電纜的類型，而問題的要害就在于電纜終端的測量電路的阻抗是不判定的。如前面所述，當(dāng)檢測電路的阻抗中含有大的感抗時，脈沖的上升時間首要取決于檢測電路的阻抗而不是部分放電脈沖的傳達距離。在這種情況下，脈沖上升時間和傳達距離之間的聯(lián)絡(luò)就無法建立。
運用部分放電脈沖波形檢測局放的較大優(yōu)勢就在于：可以幾乎不用考慮因脈沖在電纜中傳達的衰減而形成的測量誤差，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一段距離往后幅值很快就會衰減10到20倍。假設(shè)脈沖峰值衰減到本來的1/20，那么離測量點比較遠的部分放電工作就會顯得很微小，難以發(fā)現(xiàn)。運用放電脈沖波形，測量部分放電電流下的面積，就可以對幅值進行測量，并且它受信號衰減的影響小得多，放電量則可通過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。通過這種方法測量放電量往后，乘以一個批改因數(shù)并假定檢測阻抗為電纜的浪涌阻抗，就可以以皮庫（pC）為單位測量部分放電的幅值。實踐運用中，在電纜中部接頭處的地線上測量時，浪涌阻抗和實踐的浪涌阻抗很靠近，而端部浪涌阻抗的不堅定一般在20％以下。例如對整體浸漬不滴流（MIND）11kV紙絕緣電纜，在3km處測量，用上面的公式測量時幅值僅衰減了3倍，而直接測量時幅值衰減了15倍。這就闡明，這種方法對任何電纜的在線部分放電測量，都可以以皮庫為單位標(biāo)明，而不需要標(biāo)定。

2 /電纜部分放電單端定位法
在檢測到電纜局放時，假設(shè)能對部分放電源進行定位，那么部分放電活動測量的實效性就會大大前進。當(dāng)局部放電發(fā)作時，局放脈沖從放電點向電纜兩頭傳達（平均速度約150-160m/μs）。首要抵達測量端的脈沖是直接向該方向傳達的脈沖（直達脈沖），而完結(jié)部分放電定位，還要測量向反方向傳達后被反射回來的脈沖（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)直達脈沖和反射脈沖都能被辨認，就可很簡略地判定部分放電方位。即核算兩個脈沖的時間差（ΔT），就可判定部分放電方位。但在實踐運用中，運用這種簡略的單端測量方法，很難實現(xiàn)局放點的定位。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的攪擾。因而，假設(shè)第二個脈沖（反射脈沖）可以顯著強于噪音信號，定位就會簡略得多。

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