電纜振蕩波局放測試及定位系統(tǒng)
簡介：
開展的局部放電現(xiàn)場檢測的電源類型主要有：工頻正弦波電源，超低頻電源和阻尼振蕩波電壓源。針對以上三種電源方式下相應(yīng)的局部放電檢測主要為：工頻正弦波電壓下的PD檢測、超低頻電壓下的PD檢測和阻尼振蕩波電壓下的PD檢測（Damped AC Voltage Testing，簡稱ME-OWST）。
2.1 工頻電壓下局放檢測設(shè)備
工頻電壓下局放檢測設(shè)備是zui理想的試驗設(shè)備，但在試驗時需要有很大功率的設(shè)備才能進行，這便造成了所需試驗電源質(zhì)量和體積的增大，當電纜較長時因設(shè)備太笨重便無法實施PD檢測，因而電力電纜在工頻電壓下的PD現(xiàn)場檢測較為困難。工頻電壓下檢測設(shè)備的笨重，不易現(xiàn)場檢測。
2.2 超低頻電壓下局放檢測設(shè)備
超低頻電壓下的局部放電測試中所用的超低頻電源為0.1Hz正弦波電源，此電源理論上可以將試驗變壓器的容量降低到1/500，因而試驗變壓器的重量可大大降低，可以較容易地移動到現(xiàn)場進行試驗。超低頻電源可長期對被試電纜施加恒定電壓，始終為0.1Hz正弦波，波形沒有毛刺且光滑，電壓幅值恒定且不隨時間變化，因而其用在中、低壓電力電纜的耐壓試驗和介損試驗較多，能夠在較低的電壓下有效地發(fā)現(xiàn)XLPE絕緣電力電纜受潮和存在水樹枝的運行缺陷。超低頻電壓下電纜的PD檢測應(yīng)用較少，其測試結(jié)果也備受質(zhì)疑。超低頻檢測結(jié)果的可信度及對電纜的損傷。
2.3 直流阻尼振蕩波電壓下局放檢測設(shè)備
阻尼振蕩波電壓法是近年來國內(nèi)外研究較多的一種用于XLPE電力電纜局部放電現(xiàn)場檢測和定位的方法，它是由荷蘭代爾夫特大學(xué)學(xué)者研究提出。該方法具有：與交流電源法等效性好、作用時間短、操作方便、易于攜帶、可有效檢測XLPE電纜中的各種缺陷，且試驗不會對電纜造成損害等特點。
但是采用直流對XLPE電纜進行充電，就會存在許多問題。直流電壓下絕緣老化的機理和交流電壓下的老化機理不相同，在直流電壓下XLPE電纜會產(chǎn)生“記憶”效應(yīng)，并存儲積累單極性殘余電荷，使得電纜上的電壓值遠遠超過其額定電壓，從而有可能導(dǎo)致電纜絕緣擊穿。直流試驗時，如果在試驗時電纜終端頭發(fā)生表面閃絡(luò)或電纜附件擊穿，會造成電纜芯線上產(chǎn)生波振蕩，在已積聚空間電荷的地點，由于振蕩電壓極性迅速改變?yōu)楫悩O性，使該處電場強度顯著增大，可能損壞絕緣，造成多點擊穿。XLPE電纜絕緣內(nèi)易產(chǎn)生水樹枝，在直流電壓下會迅速轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌渲Γ⑿纬煞烹姡铀倭私^緣劣化，以至于運行后在工頻電壓作用下形成擊穿。結(jié)合以上四點因素，即使直流沖擊高壓發(fā)生器對XLPE電纜直流充電時間較短，其安全性還是有待進一步考量。
2.4 ME-OWST阻尼振蕩波電壓下局放檢測設(shè)備
綜合上述電纜PD檢測的方法優(yōu)缺點。研制出基于變頻諧振的阻尼振蕩波電壓下XLPE電纜現(xiàn)場局部放電檢測及定位系統(tǒng)。
有效解決了：
工頻電壓下檢測設(shè)備的笨重，不易現(xiàn)場檢測。
超低頻檢測結(jié)果的可信度及對電纜的損傷。
直流ME-OWST對電纜引起的不安全性。
既可以完成交流耐壓試驗，又實現(xiàn)了局放測試及故障定位。
3.3 ME-OWST
電纜振蕩波局放測試及定位系統(tǒng)工作原理
如圖3-2所示，由供電線路或發(fā)電機輸入220V的交流電壓，經(jīng)過電源主機轉(zhuǎn)變成頻率、幅值可調(diào)節(jié)的方波電壓，再通過勵磁變壓器升壓，通過改變激勵強度使得被試電纜到達預(yù)定電壓。當電源控制主機給出產(chǎn)生振蕩波的信號時，是系統(tǒng)RLC回路短路，則在被測試品電纜上產(chǎn)生阻尼振蕩波電壓，可通過局放檢測阻抗傳感器耦合電纜上的局放信號，經(jīng)寬頻放大器放大、濾波，zui后由數(shù)據(jù)采集卡進行阻尼振蕩波電壓信號、電纜局部放電數(shù)據(jù)的同步采集，并把數(shù)據(jù)暫存在工控機上，zui后由外部筆記本命令將數(shù)據(jù)從工控機上傳回到筆記本上進行分析、處理。
圖3-2 ME-OWST電纜振蕩波局放測試及定位系統(tǒng)工作原理圖
4.1 ME-OWST電纜振蕩波局放測試及定位系統(tǒng)基本技術(shù)指標
表4-1 ME-OWST系統(tǒng)基本技術(shù)指標
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阻尼交流輸出電壓
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10~220 kV
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阻尼交流電壓頻率范圍
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20 Hz~ 500 Hz
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電容范圍
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0.05 μF ~2 μF
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加壓方式
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交流諧振升壓
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局放檢測頻帶
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30kHz~15MHz
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局放測試范圍
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zui小10pC
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故障定位精度
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±2 m
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局放水平檢測
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放電脈沖的時間分辨率為10μs，相位分辨率為0.18°，
符合IEC 60270 標準
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耐壓試驗
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交流耐壓試驗、局放試驗
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供電電壓
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AC380V+/-10%, 50Hz, 5A
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網(wǎng)絡(luò)接口
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WLAN 無線采集
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4.2 ME-OWST
電纜振蕩波局放測試及定位系統(tǒng)軟件功能
1）本系統(tǒng)適用于220kV及以下電壓等級電纜PD現(xiàn)場檢測及定位。
2）本系統(tǒng)采集部分實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)采集，增強了系統(tǒng)和操作人員的安全性。
3）本系統(tǒng)提供參數(shù)設(shè)置模塊、信號采集模塊、數(shù)據(jù)分析及譜圖顯示、數(shù)據(jù)存儲、離線數(shù)據(jù)回看、分析、處理計算放電位置，可對局放故障進行定位。
4）本系統(tǒng)提供放電譜圖、故障定位譜圖、放電相位譜圖、放電次數(shù)譜圖、放電類型識別等功能。
5）本系統(tǒng)具有數(shù)字濾波、動態(tài)閾值、小波分析、時延鑒別、相關(guān)分析等抗干擾功能，可根據(jù)信號特征，對放電脈沖和干擾脈沖進行取舍和鑒別，以及通過簡單模式識別進行PD類型識別。
6）本系統(tǒng)根據(jù)阻尼振蕩電壓波形與局部放電信號關(guān)系圖以及定位譜圖確定局部放電的類型，對電纜的整體絕緣狀況和壽命做更有效的評估和預(yù)測。
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