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电缆绝缘在线检测的局部放电法

来源:艾特贸易2017-06-04

简介以上几种方法以电缆的绝缘电阻、泄漏电流或者介质损耗为测量对象,据此判断电缆的绝缘状况。和其他设备一样,电缆的许多故障实际上是由局部放电引起的,但电缆发生局部放电时

    以上几种方法以电缆的绝缘电阻、泄漏电流或者介质损耗为测量对象,据此判断电缆的绝缘状况。和其他设备一样,电缆的许多故障实际上是由局部放电引起的,但电缆发生局部放电时,其绝缘电阻、泄漏电流和介质损耗往往不会发生改变,因此,这些方法对于电缆的局部放电是无法检测的。

    局部放电简称局放,是电气绝缘中的常见现象,是导致电缆绝缘老化和破坏电缆绝缘的主要因素。因此,电缆线路在线检测的研究和应用从局放检测入手,局放检测是电缆线路在线检测的主要方法之一。通过电缆局放在线检测,从局放量的变化可以进行电缆绝缘状况评估,对绝缘老化程度作前期预测,及时发现和消除存在于电缆线路绝缘内的隐患,预防电缆线路发生突发性事故,保障电缆线路安全可靠运行。

    (1)电缆绝缘中产生局部放电的原因。电缆绝缘在电场的长期作用下,有下述原因会导致局部放电:

   1)周围环境中的水分入侵使电缆绝缘局部受潮。

   2)在安装或检修中,电缆绝缘受到局部损伤。

   3)长期在电场和水分作用下,交联聚乙烯绝缘中产生了水树枝。

   4)安装终端和接头时,在绝缘内留有气隙。

   5)在电缆或接头的导体表面残存有毛刺。

   (2)局放检测的基本原理。电缆线路局放检测以局放产生的各种物理现象为依据,通过能表述该现象的物理量来表征局放的状态。局放检测的基本原理是,局部放电会产生电荷交换,使局放发生处出现视在放电电荷,通过一定测试回路形成脉冲电流。在电缆线路相应部位安装适当的脉冲电流耦合器件,可以检测出流过局放点的部分脉冲电流,从而确定视在放电电荷量。

   (3)电缆局放检测方法。局部放电是绝缘介质内部发生的局部重复击穿和熄灭现象。这种放电发生在绝缘的局部缺陷处,放电量很小,在局放发生的初期是不会影响电缆绝缘能力的,但是设备在电压作用下长期发生局部放电会慢慢损坏绝缘,缩短绝缘的使用寿命。绝缘发生局部放电时一般伴随有电脉冲、电磁波放射、光、热、声、噪声等现象,这些伴随局放存在的现象为局放的检测提供了依据。

    国内外用于交联聚乙烯电缆及其附件局部放电检测的方法有很多,但由于交联聚乙烯电缆及其附件局部放电信号微弱,波形复杂,易受背景噪声干扰,因此研究在线检测的关键技术为信号提取技术和抗干扰技术。目前,信号提取技术主要有电容耦合法和电感耦合法。电感耦合法测量如图5-10所示。电感耦合法利用高频CT从接地线测量。目前,国内直埋式或管井式电缆敷设仍是主流,直埋敷设方式的电缆难以安装金属箔电极,故使用起来比较困难,电感耦合法利用高频CT从接地线测量,使用范围更广泛。

    5-10    测试电缆局放设备信号采集示意网

   (a)终端没备连接示意图;(b)中间接头设备连接示意图

   1-同步线圈;2-高频CT3-接地线

   (4)电缆局部位置的测寻。电缆绝缘中发生局放的具体位置,可按以下原理进行测寻。在电缆局放位置两侧间隔距离为L的两点分别安装AB两个传感器,从传感器AB到局放判别装置之间用相同规格和相同长度的光纤连接,如图5-11所示。

    5-11    局放位置测寻原理接线图

    当电缆绝缘中发生局放时,脉冲信号沿电缆向两侧传播,设传感器A到局放点的距离为Xm,脉冲信号在电缆中传播速为vm/s,测出来自两个传感器的脉冲信号的时间差(t1-t2) =ts,则可按下式计算局放位置

   X=L-vt/2

    局部放电检测法不但能检测出缺陷处发生的局部放电,而且可测出缺陷的具体位置,是一种很好的在线监测方法。但是,由于局部放电信号很微弱,而干扰信号又比较多,有的干扰信号比需要的局放信号还强,甚至超过其很多倍,因此该方法需要对于扰信号进行有效的处理。电缆绝缘在线监测方法的比较见表5-15

    5-15    电缆绝缘在线监测方法的比较

 

    特 

使用情况

    在线检测特点

直流成分法

此直流分量有可能反映劣化的

绝对量

已开始用于在线

因电流小,需要排除杂散电流

影响

直流叠加法

测得反映劣化的绝对量,可能

检测局部损坏

应用较广泛

常在接地的电压互感器处叠加低

压直流

tanδ法

在运行电压下能检测劣化

应用较多

在线检测仪的设计上要注意

局部放电法

能检测出缺陷处发生的局部

放电

在线检测,

困难较大

用于在线检测,问题在于排除

干扰