采用在線或離線PD檢測技術(shù),對于提高電力線路的運行可靠性,減少停電維護(hù)時間及次數(shù),保證電力系統(tǒng)正常供電有著重要的意義。PD檢測可以對電纜及電纜附件的絕緣情況進(jìn)行反映,排查隱患,發(fā)現(xiàn)故障征兆,根據(jù)檢測狀況采取必要措施,實現(xiàn)狀態(tài)檢修。其中在線PD檢測技術(shù),無需電網(wǎng)停電,具有離線檢測*的優(yōu)勢,成為目前的研究熱點和發(fā)展趨勢;尤其是PD的在線檢測可以隨時對電纜絕緣的老化狀態(tài)進(jìn)行了解,受到人們更為廣泛的關(guān)注。
電纜線路通常有數(shù)公里,其PD除測量外還需要進(jìn)行定位。由于電纜有其自身阻抗,PD信號傳輸?shù)阶杩共黄ヅ潼c會發(fā)生波的折反射現(xiàn)象,PD信號的采集過程(檢測)以及采集到的信號如何進(jìn)行處理(去噪和識別)就成為我們研究和關(guān)注的焦點。另一方面,與其它電力設(shè)備相比,電纜的顯著特點是其電容量大,現(xiàn)場PD檢測應(yīng)考慮設(shè)備容量的問題。
通常在絕緣內(nèi)部發(fā)生PD時,會伴隨著出現(xiàn)許多現(xiàn)象:電脈沖、電磁波、超聲波、熱等,以及伴隨生成的一些新的生成物或氣體壓力和化學(xué)變化現(xiàn)象。PD的檢測都是以PD所產(chǎn)生的各種現(xiàn)象為依據(jù)的,脈沖電流法(ERA)、高頻電流法(HFCT)、暫態(tài)地電波(TEV)、超聲波法(或稱為超聲發(fā)射法)、超高頻法(UHF)、振蕩波方法等是目前應(yīng)用比較多的幾種方法。這些常用的PD檢測方法按測試時設(shè)備是否在線可分為離線檢測和在線檢測兩類方法。
現(xiàn)階段大部分的PD檢測還是離線式的,度高、安全可靠是離線檢測方法顯著的優(yōu)點。脈沖電流法(ERA)是離線檢測方法中基本、靈敏,也是使用為廣泛的一種方法,由英國電氣協(xié)會提出,可以檢測視在放電量、放電重復(fù)率、放電相位和放電能量等,目前被廣泛應(yīng)用于各種離線檢測儀中。
脈沖電流法通過檢測PD引起的脈沖電流獲得視在放電量,IEC對此制定了專門的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)IEC60270標(biāo)準(zhǔn)測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行模式識別和絕緣壽命評估,有很高的可信度。因此脈沖電流法是目前PD測量的重要方法。
傳統(tǒng)的脈沖電流法也稱為耦合電容法,其優(yōu)點是可通過校準(zhǔn)進(jìn)行定量測量,靈敏度取決于耦合電容與試品等值電容的比值,若測試系統(tǒng)屏蔽良好、且電容匹配合適,其精度可達(dá)到2pC。這種方法要求試驗回路中所有組件包括高壓引線均不能產(chǎn)生大于試品PD的放電。其基本回路如圖1-1所示。一般試品在交流電壓的作用下可等值為集中參數(shù)電容Cx。Ck為耦合電容,Zm為檢測阻抗,S為試驗變壓器。Ck為試品和檢測阻抗提供一個低阻抗通道,C、越大,則測試靈敏度越高。當(dāng)產(chǎn)生一次PD時,試品Cx兩端產(chǎn)生一個瞬時的電壓變化△U,經(jīng)Ck耦合到檢測阻抗Zm上,通過測量Zm上的脈沖電壓來檢測試品上的PD。
阻抗Z是一個高壓低通濾波器,其作用是阻礙放電電流,使之不致被變壓器入口電容所旁路,保護(hù)試驗變壓器,同時降低來自電源的噪聲干擾。M是測量裝置,用于測量和顯示檢測阻抗Zm上的脈沖電壓。
檢測回路的接法主要分兩大類,一是直接法,有并聯(lián)和串聯(lián)兩種接法,前者適合于試品一端接地的情況,后者中的試品需對地絕緣,如圖1-1(a)、(b)所示。另一類平衡法需要兩個相同或相似的試品,用Cx1代替Ck側(cè)的干擾,這種回路能有效抑制電源或試品高壓如圖1-1(c)所示。
該法雖然是目前應(yīng)用為廣泛的PD檢測手段,但其缺點在于:運行現(xiàn)場干擾嚴(yán)重,導(dǎo)致脈沖電流法無法有效應(yīng)用于在線監(jiān)測;測量精度隨試品電容量的影響較大,與電容成反比關(guān)系;頻帶窄,頻帶內(nèi)可用信息量少;此外,該方法只能檢測電纜PD的視在放電量,而對造成絕緣老化主要原因的實際局放量無法進(jìn)行直接測量。因此,脈沖電流法一般用于離線PD檢測。
此外,振蕩波離線PD檢測方法近年來發(fā)展迅速,測量精度高,在中壓電纜線路PD離線檢測中取得了不錯的效果。