浅析振荡波测试在配电电缆局部测试中的应用
2013-09-13聂家荣莫有光
聂家荣 ,冷 剑 ,莫有光 ,谢 文
(广东电网佛山供电局,528000)
0 前言
交联的聚乙烯制作的绝缘电缆因为安装维修比较方便,具有绝缘好,传输容量较大,生产制造比较方便这些优点,从而在电网建设里被广泛的运用。随着时代的发展,在城市的主要城区的电缆化率已经有百分之七十多,判断电缆的绝缘状态非常重要,用往常通用的测试的手法是对被测试的电缆加入直流的高压电,检查直流漏电的情况,和超低频的交流耐压的实验。这些手法通常都只能判断出电缆承受电压的状况,但是没有办法判断出电缆绝缘的缺陷,没有办法发现以及定位部分放电的隐患,此外这种试验属于破坏性的试验,对于电缆的绝缘会有一定的破坏作用,所有有时试验合格的电缆会发生事故。
1 测试原理
1.1 放电过程分析
局部放电指的是高压设备里具有绝缘的介质在电场强度很大的作用下,在电极没有贯穿的情况下放的电。这种情况只在绝缘体的局部地方存在,但是不会马上变成贯穿的通道,所以就叫做局部的放电。引起电缆的局部放电,致使绝缘最后被击穿的原因主要有这样几个:第一是因为电缆生产与制造的过程中,因为加工的技术以及原料不够纯;第二是因为在后期的安装过程中可能会造成绝缘部分会有局部的损伤,这就导致有杂质会进入;第三在运作的环节发生了老化的情况,于是在运作的情况下会形成电树以及水树。
1.2 测试原理
振荡波测试系统发生高压以及测试的原理如下图所示。直流的电源最开始在被测试的电缆部位增加压力直至达到预定值。对于测试的电缆进行充电,然后关闭开关,经过设备的电感以及被测试的电缆以及电容发生了谐振,在被测试的电缆端产生电压。
由于试验使用固定的电感以及电缆的谐振产生了正弦的振荡波然后来进行加压,它的波形以及频率基本上接近了工频,而且当电压持续的时间比100ms小的时候可以对电缆产生损害。使用阻容的分压器能够测试变化过程的特征来测试波形和电缆的局部放电情况,检测快速变化过程里沿着分压器的各个点电压一般按着电容的分布,极大的减弱了对地杂散的电容对于电压的波形变化。
1.3 电缆的局部放电的原理
局部的信号以及末端的反射信号经过局部放电耦合的单元经过运算放大器以及滤波器可以采集到系统中,经过相关的软件进行计算后可以直观的看出来。
2 振荡波测试系统的现场运用
图1-1 局部放电的原因
2.1 补偿电容的使用
在局部的测试的时候,高压的电源对于被测试的电缆来充电,接着来关闭开关进行加压。系统的内部电感以及测试电缆一起构成个LC振荡的回路,进而产生了阻力比较低的振荡电压。依据被测试的电缆的电容不一样,电压的频率会从几十至上百的范围内浮动。系统如果选择L=0.8H,那么振荡的频率被测试电缆的等效电容值,在现场运用的过程里发现,当电缆的长度比400米小时,振荡的频率大于500Hz,测试中会发生无法完成数据采集或者波形失真的情形。
使用补偿电容的手法。运用150nF的电容和测试的电缆并联然后进行降频,这就让空载检测频率在理论上可以到达460Hz对于 电缆测试的时候振荡的频率则会下降到500Hz之内,进而可以减少不能测试的情况,加大了测试的范围。
2.2 系统以及防晕的电极
振荡波电缆局部放电定位与测试系统进行连接的时候应该要运用无局部放电的电缆,规避因为连接电缆的局部放电信号的干扰监测的过程.
电缆的终端的地方以及振荡波测试系统连接一般使用的钳夹自身在电压上升到U0之上的时候可以发生沿面的放电,对测试造成了干扰,对于局部放电的定位也造成了极大的不方便现场使用的防晕电极的连接的方式。
在对于新投入使用的电缆做实验时,电压上升到2U0使用Φ80毫米的防晕电极连接的部件,对于最高加压到1.7U0的检修的电缆可以采用Φ40毫米的防晕电极,比较有效的去除了某些地方的放电干扰,依据测试的数据就能够判断电缆终端里的局部放电的状况,而且可以有效的防止连接夹钳所发生的沿面放电而干扰3D图的状况,让3D图更加准确可靠。
2.3 3D图的相关研究
首次将每一个振荡周期的局部放电图组合在一起就可以得到振荡波测试系统的3D图片,通常这些局部放电的电都聚集在第一象限以及第三象限,由此可以知道局放都发生在升压的时候。依据对大量数据的分析与总结可以得出这样的结论。在绝缘里面空洞的气隙相对的图里的一象限以及三象限,接近电缆的铜屏蔽区域接地的测孔相对的测试图在第一象限的局部放电量比第三象限的局部放电量要大,接近电缆导体线的芯侧的孔洞相对的测试图在第一象限的局部放电量比第三象限的局部放电量小。
3 相关案例
例一,某个电缆的型号是yjv22-3×70mm2,长度大概有900m,在465m以及744m的地方分别有一个接头。在测试的端头模拟100PC的局部放电来进行效准,测试的频率为421.05Hz,监测的波速为170m/us。经过局部放电的测试可以发现在电压上升到一定程度的时候局部放电值已经超过了交联的电缆危险局部放电的临界数值。但是测试的环境非常吵杂,大概在20PC左右。所以可以确定并没有局部放电的情况发生。
图1-2 振荡波测试系统原理电路图
在对于测试进行分析的时候可以发现其实还是存在局部放电的情况的。再经过现场测试距离,确认局放的具体位置,经过检查发现这一部分的电缆确实受到了外在力量的破坏,对于电缆进行了剖析以后,能够清楚地看到的绝缘确实被损坏了,但是没有被损坏。再制作了电缆中间的接头以后,重新进行局部放电的测试,发现这三相都没有被检测出局放。根据获得的相关资料最终发现了一件事情,在这段电缆的路径中曾经确实有土建来施工,在施工的过程里伤到了电缆,施工的单位对于电缆的外护套采用了简单的处理方式,仅仅只是运用一些绝缘带来处理,处理完以后就进行了填埋。经过振荡波测试顺利地发现了潜在的威胁,并预防了不幸的事情的发生。
振荡波电缆的局部放电测试系统在使用的时候比较方便,可以快速准确的确定放电的局部地点,并且电压所持续的时间比较少,不至于损伤到电缆,非常适合在现场运用。通过连接防晕电极可以有效的阻止测试端的沿面放电所带来的一些干扰,让数据的收集变得更加准确。
例二,某10kv的电缆型号为yjv22-3×185 mm2,长度在380m,在315m地方有一个接头。局部放电的波形是正常的,波速为170m/us,测试的频率是455Hz。经过局部放电的测试可以知道在电压升高的时候2uo的时候的局部放电值可以达到600多PC,局部放电值也都在340PC之上,超过了危险局部放电值的规定。进行局部放电的定位得到下面的放电图,发现在放电情况最为严重。依据历史的资料发现中间接头的地方存在局部放电。
之后工作人员对于中间的电缆接头处进行检查解剖,结果发现接头处的绝缘出严重老化,特别的材料老化,并且电缆的工艺也比较陈旧。
4 总结
目前状态检测的一个重要方法就是振荡波局部放电的测试系统。这种测试方法能够在短时间内及时的了解电缆的绝缘状况,这样可以有效的防止电缆发生事故。这种实验不同于以往的交流耐压和直流耐压这样一些破坏性的实验,随着振荡电缆测试的局部定位技术的推广,这种检测方法将会渐渐变成测试电缆绝缘的首要选取的方法。
[1]党石磊.浅谈10kv电缆故障点的测寻方法及应用[J].科技创业家.2013(04)
[2]范定志.浅谈220kV输电线路运行维护中应注意的问题[J].科技创业家.2013(04)