電纜局放檢測(cè)
差分法在線監(jiān)測(cè)高壓電力電纜的局部放電技術(shù)于1989年在日本問(wèn)世，其基本原理是在中間絕緣接頭連接盒外護(hù)套表面，金屬護(hù)套絕緣分段處的接頭左右兩端分別固定兩個(gè)金屬鉑電極，外接一選用適當(dāng)?shù)母咦柚禉z測(cè)阻抗Zd，利用電纜絕緣層的等效電容作為耦合電容，這樣接頭內(nèi)產(chǎn)生的局部放電信號(hào)就可以被檢測(cè)阻抗耦合到。該方法操作簡(jiǎn)單安全，不需要額外使用高壓電源和耦合電容等試驗(yàn)設(shè)備，并且無(wú)需改變現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)的電纜接線，而其還可以很好地抑制來(lái)自線芯的噪聲干擾，因此特別適合于在線檢測(cè)。但是由于兩邊的等效電容很難做到嚴(yán)格相等，那么檢測(cè)回路就有可能將來(lái)自于線芯的干擾信號(hào)誤判斷為局放信號(hào)。因此有人提出利用電橋平衡法來(lái)改善差分法，通過(guò)這種改善，能夠得到較高的檢測(cè)精度和較強(qiáng)的抗干擾能力。
方向耦合法由德國(guó)柏林大學(xué)的Strehl等人提出，并在德國(guó)的一400kV電纜線路上有成功應(yīng)用的例子。方向耦合法是在電纜中間接頭兩側(cè)分別安裝一個(gè)方向耦合傳感器，傳感器安裝在電纜的外半導(dǎo)電層和金屬護(hù)套之間，這樣的安裝不會(huì)影響電纜的絕緣性能，兩個(gè)傳感器引出四個(gè)測(cè)量端口A，B，C，D，利用四個(gè)端口測(cè)得的信號(hào)，可以判斷出是來(lái)自中間接頭內(nèi)部的局放信號(hào)還是來(lái)自外部空間的干擾信號(hào)，因此該法可以很好的抗干擾。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果表明，其檢測(cè)靈敏度可小于0.1pC。
電磁耦合法的基本原理是脈沖電流法，其是將鉗型羅戈夫斯基線圈卡裝在電纜終端或者中間接頭的屏蔽層的接地線上，通過(guò)感應(yīng)流過(guò)電纜屏蔽層的局部放電脈沖來(lái)檢測(cè)局放。該法在瑞士有比較成功的應(yīng)用實(shí)例，檢測(cè)靈敏度可低于5pC。電磁耦合法的檢測(cè)頻帶可以很寬，可以捕捉到大部分的局部放電信息，并具有能真實(shí)地反映脈沖波形等特點(diǎn)，而且其操作簡(jiǎn)單，安裝方便，正在被廣泛的研究和應(yīng)用。不足之處在于該方法容易受到地線電磁信號(hào)的干擾，單純依賴(lài)硬件濾波放大技術(shù)很難排除某些類(lèi)似于局部放電脈沖的干擾。
電容耦合法是由國(guó)內(nèi)的西安交通大學(xué)和英國(guó)南安普敦大學(xué)共同提出和研究的一種方法。其做法是：剝?nèi)LPE電纜的部分外護(hù)套，將金屬箔片貼在外半導(dǎo)電層上作為檢測(cè)電極，切斷的金屬屏蔽層用導(dǎo)線重新連接起來(lái)。由于在工頻時(shí)外半導(dǎo)電層阻抗遠(yuǎn)小于絕緣層，而在高頻時(shí)外半導(dǎo)電層的阻抗和絕緣層的阻抗將具有可比性，故外半導(dǎo)電層可視為工頻地，金屬屏蔽層為高頻地，這樣電容傳感器的接入既不影響電纜的絕緣效果，又有利于對(duì)高頻信號(hào)的獲取。研究表明，該檢測(cè)法的靈敏度可小于3pC。
電感耦合法是從局部放電信號(hào)產(chǎn)生的磁場(chǎng)中獲取局部放電信息，該法為荷蘭提出的一種應(yīng)用于繞包愷裝電纜的局部放電在線檢測(cè)方法。其檢測(cè)原理是：當(dāng)電纜中的局部放電脈沖沿電纜屏蔽傳播時(shí)，可將該脈沖電流信號(hào)分解徑向分量和切向分量。由于脈沖電流的切向分量會(huì)產(chǎn)生一個(gè)軸向的磁場(chǎng)，穿過(guò)磁場(chǎng)的傳感器上會(huì)因磁通變化而感應(yīng)出一個(gè)雙極性的脈沖電壓信號(hào)，以此信號(hào)的大小來(lái)判斷電纜內(nèi)局放量的大小。此檢測(cè)方法的檢測(cè)靈敏度為10 pC-20pC。這種測(cè)量方法的劣勢(shì)在于只能用于繞包愷裝電纜，并且由于高頻信號(hào)沿電纜傳播時(shí)衰減嚴(yán)重，因此該法的有效測(cè)量距離很短(僅為10m左右)，只能用于對(duì)電纜終端或中間接頭等電纜附件的局部放電測(cè)量。
超聲波檢測(cè)技術(shù)是研究較早的用于電纜局部放電檢測(cè)的方法之一，由于電力電纜局部放電時(shí)會(huì)輻射出超聲波信號(hào)，利用超聲波傳感器檢測(cè)到這一信號(hào)，就可以判斷出電纜本體或附件中是否發(fā)生了局部放電。局部放電產(chǎn)生的超聲波頻率范圍分布在幾十到幾百kHz范圍內(nèi)，考慮到超聲信號(hào)在電纜絕緣中傳播時(shí)其高頻分量衰減很快，同時(shí)考慮到聲波的散射等原因，需要提高超聲波傳感器的靈敏度和抗干擾能力。
超高頻法是近年來(lái)發(fā)展出來(lái)的一種新的局部放電檢測(cè)方法，超高頻法最早應(yīng)用于GIS的局部放電檢測(cè)，由于其靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、能對(duì)局部放電源定位以及識(shí)別不同的缺陷類(lèi)型等諸多優(yōu)點(diǎn)得到了迅速發(fā)展。其后，國(guó)內(nèi)外又對(duì)超高頻法應(yīng)用于變壓器和電機(jī)絕緣的局部放電檢測(cè)做了很多研究并有很多成功應(yīng)用的例子。超高頻法在GIS以及變壓器上成功應(yīng)用之后，借鑒其應(yīng)用原理與經(jīng)驗(yàn)，很多專(zhuān)家學(xué)者開(kāi)始嘗試將該方法應(yīng)用到XLPE電力電纜局部放電的在線檢測(cè)中。研究表明，XLPE電纜本體或中間接頭發(fā)生局部放電時(shí)，其放電脈沖具有很短的上升沿，能夠激發(fā)出頻率高達(dá)上GHz的電磁波分量，雖然電纜本體上有很好的屏蔽層，但是UHF電磁波可以通過(guò)電纜的接地引線、電纜終端或中間接頭的屏蔽斷開(kāi)處向自由空間傳播，因此將UHF檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于電纜局部放電的檢測(cè)中是可行的，利用超高頻傳感器接受這部分電磁波分量來(lái)檢測(cè)電力電纜的局部放電是目前的研究熱點(diǎn)，然而超高頻分量在傳輸時(shí)衰減嚴(yán)重，信號(hào)獲取困難又是其難以推向?qū)嶋H應(yīng)用的技術(shù)難點(diǎn)。
上述介紹了國(guó)內(nèi)外用于XLPE電力電纜局部放電檢測(cè)的諸多方法，雖然種類(lèi)多樣，優(yōu)點(diǎn)各異，但同時(shí)也存在著難以解決的技術(shù)難點(diǎn)：(1)電纜發(fā)生局放時(shí)信號(hào)極其微弱，容易被強(qiáng)大的背景噪聲所淹沒(méi)；(2)電纜運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾源較多，單純的硬件濾波難以濾除全部干擾；(3)傳感器采集到的信號(hào)經(jīng)濾波后波形會(huì)發(fā)生畸變，不利于信號(hào)的辨別；(4)尚缺乏電纜絕緣劣化判斷標(biāo)準(zhǔn)、局部放電信號(hào)識(shí)別技術(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累等。
雖然己有的各種檢測(cè)方法方法有其各自的優(yōu)點(diǎn)，但又都存在著各自的不足之處，很難有一種大家公認(rèn)的、成熟的檢測(cè)方法應(yīng)用于實(shí)際中。為了彌補(bǔ)各種檢測(cè)方法的不足，可以采用各種檢測(cè)方法相互配合的多傳感器聯(lián)合檢測(cè)方法，即使這樣，在線檢測(cè)中準(zhǔn)確判斷XLPE電纜的局部放電量依然很困難。
另外，考慮到電力電纜大部分的絕緣故障來(lái)自于電纜附件，而很少發(fā)生在電纜本體，而且在電纜附件處獲取局部放電信號(hào)時(shí)信號(hào)的衰減較小，幅值較大，因此靈敏度較高，所以研究怎樣準(zhǔn)確測(cè)量電力電纜終端及電纜中間接頭的局部放電是大有前途的。
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