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10kV电缆振荡波局放诊断和定位技术5页

10kV电缆振荡波局放诊断和定位技术

1 概况

随着对局放监测的关注度增加,更多的局放检测设备被研发出来,基本可分为以下两种:在线检测和离线检测。在线检测设备的优点是不需要断电即可测量,但缺点也是显而易见的:在线测量的信号干扰很大,现有条件和技术无法准确区分出局放信号和外界干扰,而且大多数设备安装后不能移动,需要重复投资购买多套设备才能构建起监测体系,投资巨大。

2 电缆振荡波局放诊断和定位技术主要内容

OWTS又称振荡波局放测试系统,是德国SebaKMT公司开发的用于检测、定位和评估电缆绝缘及附件中局放缺陷的产品。OWTS M28-S系统适用于10kV及以下电压等级的各类型电缆。

系统由控制单元、高压单元和相关附件组成。控制单元是一台带有无线局域网(WLAN)功能的笔记本电脑。高压单元中包含高压源、谐振电感和晶闸管开关,可产生测试所需要的阻尼振荡电压。高压分压器和嵌入式控制模块被集成于高压单元中,共同来完成数据的采集和局放信号的处理。局放信号的存储、分析以及评估均在笔记本电脑上完成,而数据分析和评估可以在现场或办公室进行。

局放测试时,首先用高压源对被测电缆进行充电,然后闭合开关加压。系统内部和被测电缆共同构成一个LC振荡回路,从而产生了一个阻尼较低的正弦振荡电压。根据被测电缆电容的不同,电压的频率会在几十到几百赫兹的范围内变化。其激发局放的效果接近于50Hz工频,因此我们可以对测量到的局放进行有效评估。

对典型局放的分析评估以及对局放故障点的定位,可为维护和维修计划的制定提供可靠的依据,提高电网运行和管理的水平。

2.1 主要技术难点

振荡波局放的主要技术难点是系统内部用于切断直流高压瞬间,形成振荡的固态开关和分析软件中对局放信号衰减的补偿。

2.1.1 高压切断开关

振荡波局放定位设备中的高压切断开关是该套系统中硬件部分最为

关键的部分,也是此项技术得以在实践中应用的技术保证。此开关采用特殊的材质和特殊的工艺制成,可确保系统高压关断的次数和振荡波电压输出曲线的平滑和稳定,从而保证测试结果的准确性和有效性。

2.1.2 衰减补偿

该套系统软件,开发并实现了对不同电缆进行专有的、自动的“衰减补偿”的功能。这样,软件将测得的局放结果自动还原至真实的局放水平,系统和操作人员就不会产生“误判断”,从而正确的预评估电缆绝缘的真实状态。

2.2 系统功能

2.2.1 工作原理

电缆在运行过程中,绝缘长时间承受着较高的场强。由于制作工艺原因,电缆绝缘中或多或少会存在一些缺陷,这些缺陷部位使原来电缆线芯周围均匀的电场产生畸变,当场强达到一定程度时就会产生未贯穿整个绝缘层的放电,进而影响绝缘的性能,最终导致电缆彻底击穿,造成停电事故。

为了能够通过测定电缆局放来预防电缆击穿事故的发生,1997年德国SebaKMT公司与荷兰戴夫特大学、瑞士Seits公司共同合作研发出用于电力电缆局部放电检测及定位的设备:振荡波局放测试系统,简称OWTS。

它采用振荡波作为激发局放的高压源,通过自动或手动分析得到准确的局放定位。首先,系统对被测电缆加压充电,2秒钟之后,由特殊的固体开关切断直流电源,系统内置的电抗器与被测电缆组成低阻尼振荡回路,在电缆中产生几十到几百赫兹频率的阻尼振荡电压(接近于电缆的工频实际运行状态),使电缆绝缘薄弱处产生局放,最终根据局放耦合单元接收到的局放脉冲信号对电缆进行局放分析。

2.2.2 与工频电压有良好的等效性

通过对比,OWTS的测试电源在激发不同类型的局放方面与工频有着良好的等效性,这已经被世界上很多国家所认可。很多著名学者都曾就两者的等效性进行过相关的实验。在相同的测试电压等级下,振荡波与其它类型的激发电压相比,所得到的数据更接近工频条件下的结果。不仅如此,在不同类型缺陷检测的对比中,OWTS以数据的稳定性(即针对不同缺陷测得数据的离散性)排在第一位,这就使得局放严重程度的评估难度大幅降低。

2.2.3 无损测试

OWTS系统的无损性主要表现在两方面,即测试电压低和加压时间短。首先,测试电压低:由于OWTS对被测电缆施加的电压频率与工频相近,这样就可在与工频相近的电压水平下进行测量。测试从0.5U0开始加压,最高加压到1.7U0(仅对10kV及以下电缆,35kV电缆建议最高加压到1.5

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