電纜局部放電的離線檢測(cè)需要對(duì)電纜停電操作,影響供電可靠性;離線PD難以實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜故障隱患;且離線PD的測(cè)試條件與電纜的實(shí)際運(yùn)行條件不符,不能正確的反映電纜絕緣內(nèi)的缺陷。為了減少停電時(shí)間,提高供電可靠性,檢修策略正從預(yù)防性試驗(yàn)為主到狀態(tài)檢修為主轉(zhuǎn)變,其中電氣設(shè)備的狀態(tài)檢測(cè)是狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)。對(duì)于直接面對(duì)用戶的中壓配電電纜,其PD在線檢測(cè)成為目前研究的熱點(diǎn)。
電纜相連接的電纜終端頭、分支箱、開(kāi)關(guān)柜等設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生PD,這無(wú)疑會(huì)對(duì)電纜PD檢測(cè)帶來(lái)干擾。通常在對(duì)電纜進(jìn)行PD檢測(cè)的同時(shí),也需要對(duì)與電纜相連的分接箱、開(kāi)關(guān)柜等產(chǎn)生的本地PD進(jìn)行檢測(cè),從而更加準(zhǔn)確地診斷電纜PD。暫態(tài)地電波法(TEV)是檢測(cè)電纜相連接的高壓設(shè)備本地PD的一種方法,下面對(duì)TEV的產(chǎn)生原理進(jìn)行分析。
當(dāng)開(kāi)關(guān)柜等高壓設(shè)備存在PD時(shí),設(shè)備內(nèi)部PD源就會(huì)向外輻射出電磁波。在被遮擋物*屏蔽情況,電磁波信號(hào)則會(huì)被限制在遮擋區(qū)域內(nèi)部,遮擋區(qū)域外檢測(cè)不到電磁波信號(hào);在有縫遮擋的情況下,大部分電磁波被金屬外殼屏蔽,有小部分從縫隙傳播至遮擋區(qū)域外。
根據(jù)電磁感應(yīng)原理,電磁波在空間傳播遇到導(dǎo)體時(shí),在柜體內(nèi)表面會(huì)感應(yīng)出幅值大小、頻率等參數(shù)與PD電磁波相關(guān)的感應(yīng)脈沖電流。由于實(shí)際的柜體不是*密封的,柜體屏蔽層通常在絕緣部位、墊圈連接處、電纜絕緣終端等部位出現(xiàn)縫隙,根據(jù)電磁波傳播特性,柜體內(nèi)表面感應(yīng)脈沖電流終會(huì)從開(kāi)口、接頭、蓋板等的縫隙處傳出,然后沿著金屬柜體外表面?zhèn)鞯酱蟮兀@樣就形成了一個(gè)個(gè)暫態(tài)對(duì)地電壓,如圖1-_5所示。若在設(shè)備的金屬外箱殼上放置一個(gè)電容性探測(cè)器,該傳感器可感應(yīng)到設(shè)備外表面的暫態(tài)地電波,再將信號(hào)傳輸?shù)絇D檢測(cè)儀。
暫態(tài)地電波的形成
地電波的強(qiáng)度隨PD脈沖寬度的增加而迅速減小,隨PD脈沖幅值的增加而增加,隨著距離的增加而減小。因而地電波檢測(cè)法對(duì)于放電過(guò)程越快、越激烈、距離越近的PD檢測(cè)能力越強(qiáng)。該方法可以在設(shè)備運(yùn)行條件下進(jìn)行,減少設(shè)備停電次數(shù),提高供電可靠性。
絕緣中發(fā)生PD是一個(gè)復(fù)雜的物理過(guò)程,微觀上放電區(qū)域分子間會(huì)發(fā)生劇烈的撞擊,宏觀上表現(xiàn)為一種壓力波。PD是一連串的脈沖電流,由此產(chǎn)生的壓力波也表現(xiàn)為脈沖形式。通常PD激發(fā)的聲信號(hào)頻帶較寬,一般為10Hz-10MHz之間,其中頻率超過(guò)10kHz的波段稱為超聲波。
PD源可以看作點(diǎn)脈沖波聲源,以球面波形式向四周傳播,與機(jī)械波一樣,在不同介質(zhì)中傳播速度不同,在介質(zhì)交界處同樣會(huì)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象。若在設(shè)備外部安裝超聲波傳感器(通常采用壓電傳感器)即可接收到設(shè)備內(nèi)部PD產(chǎn)生的超聲波信號(hào)。
聲學(xué)方法有一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)就是PD的定位。PD的定位是根據(jù)其產(chǎn)生的超聲波傳播的方向和時(shí)間來(lái)確定放電位置的。超聲波方法是非侵入式的檢測(cè)方法,受電氣干擾小,主要用于定性地判斷PD信號(hào)的有無(wú),適用于不需斷電的PD在線檢測(cè),如開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的PD,但不適合電纜PD的檢測(cè)。
目前絕緣劣化程度與發(fā)射的超聲波信號(hào)之間的強(qiáng)弱定量關(guān)系還不能確定,故該法在設(shè)備PD檢測(cè)中只能作為一種輔助測(cè)量手段。另外電氣設(shè)備的絕緣往往是多種材料構(gòu)成的復(fù)合絕緣,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,各種絕緣材料對(duì)聲波的影響都不一樣,限制了PD超聲檢測(cè)法測(cè)量與定位的準(zhǔn)確性。
超高頻檢測(cè)法(UHF)通過(guò)檢測(cè)設(shè)備內(nèi)部因PD所產(chǎn)生的超高頻(300-3000MHz)電磁波信號(hào),實(shí)現(xiàn)PD的檢測(cè)、定位和抗干擾。通過(guò)使用多個(gè)UHF傳感器,能夠較好地對(duì)PD源進(jìn)行定位。UHF傳感器不需要接觸到高壓部分,且可以進(jìn)行移動(dòng),適用于PD的在線檢測(cè)。
PD的UHF檢測(cè)法因檢測(cè)頻率高,抗干擾能力強(qiáng)和靈敏度高等特點(diǎn),近年來(lái)在氣體絕緣組合電器和電力變壓器PD檢測(cè)中獲得了比較成功的運(yùn)用。由于XLPE電力電纜多層屏蔽結(jié)構(gòu)和顯著的低通濾波效應(yīng),造成UHF信號(hào)沿電纜傳播時(shí)衰減很快,UHF適合尺寸較小的XLPE電力電纜附件絕緣缺陷產(chǎn)生的PD進(jìn)行檢測(cè)。UHF法對(duì)PD的長(zhǎng)距離檢測(cè)、放電量的標(biāo)定、放電嚴(yán)重程度判斷、放電類型判別等方面需要大量的試驗(yàn)研究和經(jīng)驗(yàn)積累。
此外除上述方法外,電容藕合法、方向耦合法、差分法等方法,是在電纜本體植入相應(yīng)的傳感器進(jìn)行電纜PD的監(jiān)測(cè)。這些方法目前尚不成熟,都處于研究階段。雖然這些傳感器的植入并不會(huì)對(duì)電纜主絕緣造成影響,但這些方法需要對(duì)電纜本體進(jìn)行切割,破壞了外護(hù)層和金屬護(hù)套,電纜的完整性遭到破壞,水分等會(huì)滲入電纜絕緣中,促使水樹(shù)枝的產(chǎn)生與生長(zhǎng),破壞電纜的的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。但若在電纜生產(chǎn)過(guò)程中就將這些傳感器植入,這些方法還是具有較好的研究?jī)r(jià)值的。