高压电缆交流耐压采用的是变频谐振装置产生试验电源,变频柜是装置的核心部件,变频柜通过晶闸管的整流和逆变获取试验所需的频率,在电源变换过程中引入了大量的高频脉冲电流成份。
变频谐振系统输出的电源不能直接作为电缆局放试验的电源直接施加于被试对象进行局部放电测试,必须采取有效措施对试验电源进行预处理,通过设置串联电抗、防晕导线、均压环进行对试验电源质量进行改善,其电气原理所下图所示。
电缆终端的局放测试回路如下图,当被试电缆内部发生了局部放电时,耦合电容瞬时对电缆终端充电,形成高频的脉冲充电电流波形,脉冲电流的幅值、发生的频度反映了电缆内部局部放电的严重程度,通道1、通道2两个传感器将局放信号传送至局放诊断系统进行分析处理。
在电缆的中间接头,测试原理如图所示,一侧电缆的铠装与电缆导体之间存在电容Ca,另一侧电缆的导体与铠装之间存在电容Cb,如果在电缆的中间接头发生局部放电,那么形成两个电容C1和C2,此时Ca和Cb就会通过导体向C1和C2充放电,从而形成局放电流回路,在两侧电缆屏蔽层桥接一个高频低阻的电容臂C0和高频电流传感器,就可以检测到局放的脉冲电流信号。
高压电缆发生局放时产生的脉冲信号微弱,要求传感器及测试系统有相当高的检出灵敏度。
b) 现场干扰因素复杂
在现场实施电缆局放试验时干扰信号会严重影响电缆局放的检测和诊断,主要有临近试验现场的运行设备产生的电晕或者局部放电信号、交流耐压试验装置自身的局部放电信号、交流耐压试验回路的引线产生的电晕信号三个方面的因素。
因此甄别并排除干扰信号、提取有效的信息并根据其特征诊断电缆的绝缘状态是一项具有挑战性的技术难题。
c) 对测试人员的要求高
高压电缆局放的信号主要集中在0-30MHz范围内,信号频带较宽,加上现场存在一定的干扰信号,测试人员通过信号抑制、识别、分类、提取、判断等技术手段,准确的解析复杂的电子信号成份实现电缆的状态诊断。这项技术要求测试人员熟练使用示波器、频谱仪、滤波器等电子设备,并具备高频电子信号分析判断能力。u
d) 国家标准及行业标准没有明确的指引
高压电缆局放测试是目前国内比较新的技术应用课题,国内仅有北京供电局进行过类似尝试,佛山局在这一技术领域走在了国内前列。
(1) 通过大量的试验室模拟和现场测试结果显示:局放信号的相位与试验电源的相位具有180度或360度的相位特征,同时发生在一定宽度的相位上。
(2) 在测试中若发现存在多种信号源,需运用带通滤波器分别提取不同频带的脉冲信号进行单独分析;
(3) 局放传感器采集到的高频脉冲信号的波形和频谱是否具有典型局放特征(脉冲波形上升沿一般为几十纳秒);
(4) 必要时,将实际测试局放波形与利用模拟局放源对测试回路进行校准时的波形进行反复类比,观察其信号的相似性;
(5) 极性判别法:运用脉冲波形的极性鉴别局放源的位置;
1. 在进行电缆耐压试验过程中同时进行局放测试,由于电缆耐压试验电源采用异频电源,工频信号在试验电源的相位图谱上不具有相关性,只有试验系统内部的局放信号可能在试验电源的相位图谱上具有相关性,利用这一点可有效排除运行设备产生的干扰信号。试验装置自身的局放信号是晶闸管的开通关闭造成,一般集中在特定相位,这类干扰在一定程度上可通过“开相位窗”予以排除。
2. 高电压状态下局放测试的灵敏度高,高压电缆交流耐压时所施加的电压为2U0,利于将电缆内部的缺陷检。
(a)对于在1U0下不产生局放信号的缺陷,在2U0下激发下产生局放,缺陷才可能被发现。
(b)对于同样的电缆缺陷,电压越高,产生的局放信号越大,检出的灵敏度越高。
3. 局放的提前发现对运行安全、设备检修的影响。
通过局放测试,可以在电缆投运前发现缺陷,施工人员有足够的时间和空间查明原因、消除缺陷,避免电缆带病投入运行后重复停电,影响电网的正常运行。
产品概述
YHDZ电网运行设备绝缘在线监测是一种能够在线监测高低压设备的绝缘状态,该装置的使用为诊断比如电缆、真空开关、绝缘子、避雷器等早期缺陷和事故隐患、控制突发性绝缘事故、监测电气设备绝缘性能的好坏提供了有效的信息。
该装置安装方便、操作简单、实时性强、监测信息更加真实准确,广泛应用于0.4kV-35kV电力系统中。
产品具有如下特点:(1)设备绝缘实时真实:高低压设备在线监测技术不受设备运行情况和时间的限制,可以随时对设备绝缘状态进行实时监测,其检测结果更符合实际情况,更加真实和全面,一旦设备出现缺陷,能及时发现并跟踪进行人为处理;而定期预防性试验只能检测某一时间设备的绝缘状态,不具备实时性,无法确定设备何时出现绝缘缺陷,无法检测缺陷的发展状态。 (2)采用先进的无线通讯模块进行通讯,避免了繁杂的现场布线。同时又具有良好的抗干扰性、稳定性和可靠性;系统可以根据现场布局进行灵活配置,动态增减监测装置类型和数目,可监测通讯异常、监测装置异常、数值超限报警等,可以及时发现和排除系统故障,系统自动记录设备采集的有效数据并通讯上传,可以方便调用历史时期的数据以便查看和了解系统运行的历史状态。
(3) 采用高性能的单片机控制管理,液晶显示屏显示被测设备当前运行状态。当诊断出运行设备故障时,可驱动指示灯、蜂鸣器同时报警、告警继电器动作,以便于设备维护人员及时了解电缆线路、真空开关、绝缘子、避雷器等绝缘状态。
1、 安装方式及主要组成
▶主体部分(即控制显示部分)安装在开关柜仪表门面板上或二次端子室内;
▶附件部分1(即采集泄露部分的传感器)安装在高压电缆室内;
▶附件部分2(即真空开关高频信号接收模块)安装在高压电缆室内;
▶主体与附件部分采用屏蔽双绞线连接,标准配置为4.5米;
▶整套装置由控制器、高精度微电流传感器、真空开关高频信号接收模块及屏蔽双绞线四部分组成;
2.1 微电流的传感器的外形及安装尺寸如下图所示:
2.2 高频信号接收模块的外形及安装尺寸如下图所示:
SPD局放检测系统的信号处理主要由硬件实现,信号波形保持较真实。检测时信号经电容臂从电缆终端耦合,通过传感器PDD 将信号检取,送到高通滤波器HPF滤波, 再送到局放测试主机PDM,通过一系列的滤波、放大及模、数转换等处理,去除干扰信号,得到所需信号送至后台分析软件进行判定,主要是从频率f、相位Φ、频度n、电量q、时间t五个因素判断,在软件上可以清楚地看到这几个量的大小,以及之间的相互关系,通过它们之间的关系,对存在的可疑局放的可能性作一个分析。
MPD600 局放诊断系统侧重于由软件实现对信号的分析处理,具备频谱分析功能,在频谱图上可连续自由选择滤波器中心频率及带宽,屏蔽干扰信号的影响,通过调节触发电平的大小在一定程度上可排除干扰因素。
PDCHECK诊断系统与前面两个系统的优势在于没有设置带通滤波器来排除干扰信号的影响,而是对超过触发电平的所有脉冲信号进行分析,计算出每个脉冲的脉冲宽度及中心频率,根据这两个特征量将脉冲进行分类,采取这种方式可以最大限度的排除干扰,得到真实局放信号的幅值会较大,检测灵敏度好。