電力電纜局部放電在線檢測(cè)技術(shù)

2電纜局部放電單端定位法
在檢測(cè)到電纜局放時(shí)，如果能對(duì)局部放電源進(jìn)行定位，那么局部放電活動(dòng)測(cè)量的實(shí)效性就會(huì)大大提高。當(dāng)局部放電發(fā)生時(shí)，局放脈沖從放電點(diǎn)向電纜兩側(cè)傳播（平均速度約150-160m/μs）。首先到達(dá)測(cè)量端的脈沖是直接向該方向傳播的脈沖（直達(dá)脈沖），而完成局部放電定位，還要測(cè)量向反方向傳播后被反射回來(lái)的脈沖（反射脈沖），如圖4所示：

圖4：“單端”電纜局部放電定位方法

理想狀態(tài)下，如果直達(dá)脈沖和反射脈沖都能被識(shí)別，就可很容易地確定局部放電位置。即計(jì)算兩個(gè)脈沖的時(shí)間差（ΔT），就可確定局部放電位置。但在實(shí)際應(yīng)用中，使用這種簡(jiǎn)單的單端測(cè)量方法，很難實(shí)現(xiàn)局放點(diǎn)的定位。這是由于反射的脈沖太弱，或存在其它反射脈沖、噪音以及波形失真帶來(lái)的干擾。因此，如果第二個(gè)脈沖（反射脈沖）能夠明顯強(qiáng)于噪音信號(hào)，定位就會(huì)容易得多。

3利用同步收發(fā)儀進(jìn)行電纜局部放電雙端定位

在電纜局放定位過(guò)程中使用同步收發(fā)儀，為高壓電纜局部放電的定位提供了一種更準(zhǔn)確和可靠的方法，可以克服單端定位的許多問(wèn)題，如：
?長(zhǎng)電纜的信號(hào)衰減過(guò)大，會(huì)降低反射脈沖的大小，從而導(dǎo)致反射脈沖淹沒(méi)在“背景噪音”中。
?存在諸如來(lái)自饋線電動(dòng)機(jī)噪音的干擾，局放波形難以讀取。
?T形連接的電纜或帶接頭的電纜會(huì)導(dǎo)致衰減和反射。
?環(huán)網(wǎng)柜中的其它電纜會(huì)導(dǎo)致信號(hào)衰減和（部分）脈沖反射。
?電纜遠(yuǎn)端阻抗沒(méi)有明顯變化。
在測(cè)量時(shí)，為了增強(qiáng)反射脈沖，使之能夠從背景噪音中突顯出來(lái)，可以使用同步收發(fā)儀。如圖4所示，該儀器包括一套放電觸發(fā)單元和一個(gè)脈沖發(fā)生器，其基本工作原理是利用放電觸發(fā)單元探測(cè)到一個(gè)小的脈沖后，再利用脈沖發(fā)生器注入一個(gè)很大的脈沖，這樣便可確保在電纜的測(cè)量端能夠檢測(cè)到一個(gè)“反射”的脈沖。

圖4 同步收發(fā)儀的觸發(fā)單元和脈沖發(fā)生器

圖 5 利用同步收發(fā)儀定位電纜局放示意圖

圖5所示為使用同步收發(fā)儀進(jìn)行電纜局放定位的示意圖，這里利用高頻電流傳感器作為探測(cè)和發(fā)射傳感器，此系統(tǒng)可用于5km長(zhǎng)的電纜。當(dāng)觸發(fā)器在上升邊沿觸發(fā)時(shí)，設(shè)備的精密度決定了局部放電脈沖上升時(shí)間的精度。

圖6有無(wú)同步收發(fā)儀定位局放脈沖的效果

圖6所示分別為使用和不使用同步收發(fā)儀兩種情況下進(jìn)行電纜局部放電定位的結(jié)果。圖中，使用同步收發(fā)儀時(shí)，定位的結(jié)果是：局部放電發(fā)生的地方比較靠近測(cè)量端，可以明顯地看到很大的同步脈沖。這里電纜的長(zhǎng)度為750米左右。
用于局部放電定位的同步收發(fā)儀由電池供電，從而使得在電纜遠(yuǎn)端沒(méi)有主電源的情況下，仍可以定位局放，在現(xiàn)場(chǎng)非常適用。這種定位方法非常簡(jiǎn)單，只要局部放電脈沖清晰，且使用同步收發(fā)儀時(shí)方法規(guī)范，定位結(jié)果就會(huì)清晰明確。

4電纜局放定位英國(guó)應(yīng)用案例分析

本例中，局部放電定位采用OSM Longshot系統(tǒng)，使用同步收發(fā)儀進(jìn)行局放點(diǎn)的定位，并通過(guò)PDMap?軟件做數(shù)據(jù)分析。
英國(guó)配電公司，一次（132kV/33kV）變電站擁有一套IPEC公司OSM-F64固定式局放檢測(cè)儀，安裝于2002年7月。鑒于其中的14個(gè)開(kāi)關(guān)柜及其饋線電纜在系統(tǒng)中所處的重要位置，并且需要向曼徹斯特聯(lián)邦運(yùn)動(dòng)會(huì)提供電力，因此使用上述儀器對(duì)其進(jìn)行了連續(xù)的監(jiān)測(cè)。在2003年4月29日，OSM監(jiān)視器向客戶和IPEC公司發(fā)出了一個(gè)預(yù)警：在皇后公園/東地球場(chǎng)電路中存在過(guò)量的局放活動(dòng)。IPEC公司的工程技術(shù)人員使用OSM Longshot?局放現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試儀如圖7所示，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了檢查，通過(guò)測(cè)試證實(shí)了被懷疑的電路中存在高等級(jí)的放電現(xiàn)象，并使用PDMap?軟件和便攜式同步收發(fā)儀進(jìn)行了檢測(cè)，從而查出放電的源頭。


圖7：OSM-Longshot 電纜局部放電在線檢測(cè)系統(tǒng)

從檢測(cè)到放電的線路圖8上看，一條T形電纜分別與皇后公園變電站和東地球場(chǎng)變電站的兩個(gè)變壓器相連。為了定位放電源的位置，需要使用PD Map?在線定位系統(tǒng)軟件。連接有HFCT傳感器的便攜式收發(fā)儀被放置在斯圖亞特大街（Stuart St）變電站皇后公園的電纜上。檢測(cè)系統(tǒng)被設(shè)置為檢測(cè)到放電信號(hào)時(shí)，便向接地線發(fā)射一個(gè)大的（100V）高頻脈沖。通過(guò)測(cè)量收發(fā)儀信號(hào)和其來(lái)自電纜遠(yuǎn)端反射信號(hào)之間的時(shí)間差，電纜的長(zhǎng)度得以確定，并可根據(jù)客戶提供的電纜路徑圖對(duì)電纜的長(zhǎng)度進(jìn)行核對(duì)。然后分別在遠(yuǎn)處皇后公園和東地球場(chǎng)端，使用HFCT傳感器再次進(jìn)行測(cè)試，測(cè)量放電信號(hào)和接地線中收發(fā)儀信號(hào)之間的時(shí)間間隔。隨之，在與皇后公園連接的那條電纜上檢測(cè)到了2個(gè)放電點(diǎn)，且兩個(gè)點(diǎn)都在電纜的紅相上。

圖 8 皇后公園電纜上的放電點(diǎn)