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电缆附件局部放电检测常用方法(二)
点击次数:435 发布时间:2018-07-27

②方向耦合法

方向耦合法最典型的例子是德国柏林的400kV XLPE电缆局部放电在线监测系统。该检测系统通过方向耦合器耦合局部放电信号,方向耦合器结构见下图(1.1)。方向耦合器由一个插在电缆绝缘上的电极板、一个罗戈夫斯基线圈和两个终端阻抗(分别与端口A,B相连)构成。电极板与金属屏蔽层之间形成一个等效电容,罗戈夫斯基线圈分为性能相同的两部分,如下图(1.2)。

方向耦合器结构图

        1.1 方向耦合器结构图

           1.2 方向耦合器原理图

当局部放电信号沿电缆从一侧(如右侧)传来,在电容和线圈上均可感应出脉冲信号,B端输出的电压信号为电容的电压信号和线圈2的电压信号的叠加;而A端输出的电压信号则为电容与线圈1的电压信号相减。如果电容藕合的信号与线圈藕合的信号大小相等,则B端输出信号则增大,而A端信号则被抵消了。由此可判断局部放电脉冲的传播方向。通常,只需两个端口的电压比值大于8:1即可认为该脉冲信号为局部放电信号且方向可判断。检测系统在电缆中间接头两侧分别安装一个方向耦合器,这样可以根据两个方向耦合器耦合到的局部放电信号的方向判断出该放电脉冲信号是来自中间接头内部还是来自外部。这种方法具有很好的抗干扰能力。现场测试表明,方向耦合器的检测灵敏度可小于5pC。检测系统测量频带最高为600MHz。

 

③电磁耦合法

电磁耦合法是将钳型罗戈夫斯基线圈直接卡装在电缆金属屏蔽外,或穿过电缆终端、连接头屏蔽层的接地线,通过感应流过电缆屏蔽层的PD脉冲来检测局放。电磁耦合法应用于XLPE电缆局部放电在线监测比较成功的例子是1998年瑞士研制的170kV XLPE电缆局部放电在线监测系统,测量位置选在XLPE中间接头金属屏蔽的连接引线上,系统的检测频带在15MHz-50MHz左右,检测灵敏度可低于15pC。由于宽频带电磁藕合法具有小巧灵活,操作安全,能真实地反映脉冲波形等特点,正在被广泛的研究和应用。该方法容易受到地线电磁信号的干扰,单纯依赖宽频带滤波器和高倍数的放大器很难排除某些类似局部放电脉冲的干扰。

 

④电容耦合法

电容耦合法是由英国南安普敦大学、英国电网公司和西安交通大学共同研究的一种XLPE电缆局部放电在线检测的方法。取一段靠近接头的电缆,剥去部分外护套,将金属箔片贴在外半导电层作为电极,如下图(1.3)所示。信号从耦合器上的BNC头输出,中断的金属屏蔽层经导线连接。在工频电压下,由于外半导电层的阻抗远小于绝缘层的阻抗,则外半导电层可视为工频地电位,故电容耦合器并不影响电缆绝缘效果。在高频条件下,外半导电层阻抗与绝缘层阻抗可比,而地电位为金属屏蔽层,故有利于高频信号的测量。该检测法有效检测频带为l0MHz-500MHz,灵敏度为3pC。

电容耦合器结构图

            1.3 电容耦合器结构图

电感耦合器结构图

        1.4 电感耦合器结构图

⑤电感耦合合法

电感耦合法为荷兰提出的一种利用线圈作为传感器对螺旋状金属屏蔽电缆进行局部放电在线检测的方法,电感藕合器的示意图见上图(1.4)。这种检测方法要求被测电缆金属屏蔽为螺旋带状绕制而成的。当电缆中存在局部放电,局部放电脉冲沿电缆屏蔽传播,该电流信号可分解为沿电缆长度的径向分量和围绕电缆的切向分量。切向分量的电流产生一个轴向的磁场,变化的磁场穿过传感器时,传感器上因磁通变化而感应一个双极性的电压信号。因此检测系统便可检测到局部放电信号,最高测量频率为600MHz,检测灵敏度为10pC-20pC。此外,其受高频信号衰减特性的限制,有效测量距离为10m左右,只能用于电缆附件的测量。

 

⑥超声波检测法

除了上述提到的电气测量方法以外,还有很多非电气量的测量方法。这些方法是根据局部放电过程中伴随着电荷的转移和电能损耗产生各种非电信息,如声波、发光、发热以及出现新的生成物等,通过测量这些非电气量来获取局部放电信息。

 

超声波检测局放系统通常采用压电晶体作传感器,压电晶体将声信号成比例的转换成电荷量,信号经前置放大器放大后再进行光电转换,并应用光纤传输,传输的光信号经光电元件转换成电信号,再经放大后在示波器或峰值表上显示。近代超声波测量局部放电所用的仪器频带多取60kHz-300kHz。由于传播衰减等原因,能采集的声信号很微弱,长期以来超声波测量就是因为灵敏度太低,而没有被广泛采用。近年来由于电传感器效率的提高,集成元件组成的低噪声放大器和光纤的发展,使得测量灵敏度大为提高。

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