抑制电力电缆局部放电试验系统背景干扰的探讨.pdf
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1、2 O O 7年第 2 期 No 2 2 0 o 7 电 线 电 缆 El e c tile Wi r e Ca b l e 2 0 o 7 年 4月 Apr , 2 0 0 7 抑制电力电缆局部放 电试验系统背景干扰的探讨 范洪欣 , 蔡建 国 ( 国家 电线电缆质量监督 检测 中心 , 上海 2 0 0 0 9 3 ) 摘要 : 论述和分析 了在测量交联聚 乙烯绝缘 电力电缆局部放 电试 验时各种 背景 干扰噪音产 生的原因 , 结合 了 在实践 中遇到的各种 干扰 , 讨论押制干扰 的多种 方法。 关键词 : 交联 聚 乙烯绝缘 电力 电缆 ; 局部放 电试验 ; 背景干扰噪音 ; 押制
2、干扰方法 中图分类号 : T M 2 0 6 ; T M 2 4 7 1 文献标识码 : A 文章编号 : 1 6 7 2 6 9 0 1 ( 2 0 o 7 ) 0 2 0 0 3 8 0 4 A Pr o be i nt o t he Ba c k g r o u nd I nt e rfe r e n c e o f th e Te s t i n g S y s tem f o r PD i n Po we r Ca b l e s FAN Ho n g - x i n,e t a l ( C h i n a N a t i o n a l S u p e r v i s i o n
3、a n d T e s t i n g Ce n t r e f o r E l e c t r i c Wi r e and C abl e ,S h a n g h a i 2 0 0 0 9 3 ,C hina) Ab s t r ac t:Th i s p a pe r d i g c u g s e and a n a l y s e s t h e f a c t o r s r e s p o n s i b l e f o r the b a c k g r o u n d i n t e r f e ring n o i s e i n P D t e s t f o r X
4、L P E p o we r c abl e sCo nsi d e r i ng the i n t e r f e r e n c e s e n c o u n t e r e d i n p r a c tic e, the a u tho r d i s c u s s e s the ma n y wa y s f o r i n f e r e n c e p r o h i b i t i o n Ke y wo r d s:XLP E p o we r c a bl e;PD t e s t ;b a c k g r o u n d i n t e rfe ring n o
5、i se ;wa y s f o r i nfe ren c e p r o h i bi t i o n 0 引 言 高压交联聚乙烯电力电缆( 以下简称交联电缆 ) 是输变电系统中的重要产品之一 。 它的优劣直接关 系到国计民生。为了确保交联电缆的质量 , 按 G B T 1 2 7 0 6 2 0 0 2标准规定要进行导体直流电阻、 局部放 电和交流电压等试验。 其 中最重要 的一环是 电缆局 部 放 电测试 。 由于局部放 电的放电能量很小。 所 以通常不影 响电缆的短时绝缘强度。但 是。 多处存在的这些微 弱放电能量 的局部放电。 即可以慢慢地损坏绝缘 。 日 积月累。 最终导致绝缘的
6、击穿。也就是说, 存在着内 部缺陷的电缆 。 尽管电缆已通过了出厂验收时的电 压试验, 但 由于电缆内部存在着缺陷, 因此在长期的 运行中仍可能在正常电压下发生击穿。所以必须要 检测电缆绝缘 内部的局部 放电, 并且已将其作为交 联电缆出厂检验的必检项 目。 局部 放 电是 一种 很微 小 的放 电 , 它 的放 电能 量 单位是 p c ( 1 X 1 0 库仑) 。根据 国标 G B 1 2 7 0 6 2 0 0 2 规定, 对于 3 5 k v的交联电缆 , 在 4 5 k V的工频 试验电压下 , 电缆的局部放电量不能超过 l 0 p c 。这 l 0 p c相当于0 1 V的脉冲放
7、 电, 即在 4 5 k v试验电 压下要测试到0 1 V的脉冲放 电, 其难度可想而知。 要做到这样 , 既要提高局部测量系统的灵敏度 , 又要 收稿 日期 : 2 0 0 6 1 0 2 0 作者简介 : 范洪欣 ( 1 9 7 2 一) , 男 , 江苏常熟人 , 工程师 作者地址 : 上海市军工路 1 0 0 0号 2 0 0 0 9 3 提高其抗干扰的能力。因此 。 提高系统 的抗干扰能 力是局部放 电测量中极其关键的重大措施 。 以保证 测量的精确性和可靠性。 1 标准 与规范 电力电缆试验标准 G B 1 2 7 0 61 9 9 1规定 了 3 5 k V及 以下交联电缆在 4
8、 5 k V工频试验电压下。 局部 放电量( 以下简称局放) 应小于 2 0 p c 。 而 G B T 1 2 7 0 6 2 0 0 2规定局放量应小于 l 0 p c 。 可见要求 越来越 高。 局放量越来越小。因此 , 当背景噪音大于或接近 l 0 p c时。 已难 以确定测量值的正确性和可靠性 。 即 也难以确定该电缆是否合格。 本文以美国希波公 司的设备为例进行论述 。希 波公 司生产 的局 放 检测设 备 是利 用脉 冲 电流法 ( E R A法) 为原理并精心考虑电缆 的特殊需要 , 构成 了一个 完整 的测试 系统 。该系统 还对 一定 长 度 的 交联聚乙烯绝缘电缆局放试验
9、 , 规定 了背景噪音与 电缆特性阻抗之间要达到如下水平 , 以保证试验系 统 的正 常运 行 : ( 1 ) 当电缆特性阻抗为 l 03 0 Q时 : 背景噪音 应 小 于2 5 p C ; ( 2 ) 当电缆特性阻抗大于 3 0 Q时 : 背景 噪音应 小 于 2 p C 。 即只有符合上述条件 , 才能正确地反映电缆真 实的本体局放性能 , 才能对 l 0 p c这样较轻微 的电 缆绝缘故障点进行精确的测量和定位 。 维普资讯 2 0 0 7年第 2期 No 2 2 0o 7 电 线 电 缆 El e c t r i c W i r e& Ca b l e 2 0 0 7年 4月 Ap
10、r , 2 0 0 7 2 背景噪音产生 的原 因 背 景噪 音决 定 了 最小 可 见 的视 在 放 电量 , 亦 即 决定测量系统的灵敏度 , 严重 的噪音将使局部放电 测量无法进行。要消除干扰, 必须先找到干扰源, 并 采取措施给以消除。干扰 的来源很多 , 如送电线路 的电晕放电, 外界输人的电磁波 , 例如各种电机或电 器的操作、 开关的开闭 , 高压线放 电等 , 以及导体接 触不良, 试验 电路接地不佳 , 屏蔽不 良和内部有放电 现象等等, 而且这些干扰都是随机的, 因此难于建立 全 面的识别 方法 。 首先, 分析干扰进入试验回路的途径 , 如图 1 所 示 。 图 1 干扰
11、进入试验回路 的途径 T r 试验变压器 U 一电源干扰 c 被试品 U B 一接地干扰 c k 耦合 电容器 U 一试验 回路杂散电容 C产生的 干扰 z 一测量阻抗 U 。 悬浮电位放 电产生的干扰 D。 一 检测仪 u 一 高压各端部电晕 放电的干扰 M一邻近试验回路金属物 I 一试验变压器的放电干扰 I 杂散电感 L M耦合的辐射干扰 I 一耦合 电容器放 电干扰 综上所述 , 干扰源来 自于电源 干扰 u 、 电磁辐 射干扰 1 、 地电位干扰 u 、 各种 电晕干扰 u 及 u 。 和终端放电等。但在实践 中遇到的大量干扰主要来 自于 u 、 I 和 u 。 3 背景噪音 的识别和
12、抑制原则 由于局放的背景噪音是随机而且杂乱无章的, 因此 , 难以建立全面 的识别方法 , 但可利用文献 2 , 3 提供的几种局部放 电的基本图谱 来提高识别能 力 。 其实, 只要严格按照局放仪 的技术规范去安装 和使用 , 背景噪音会控制在允许范围之内的。 通常, 局放现场试验时会产生各种干扰, 但是 , 实践证明, 有些干扰信号 , 要把它全部抑制也是非常 困难 的。因此 , 从经 济和实 用 角度考 虑 , 只要 把干 扰 信号降低到允许范围之内, 从而不影响识别与判断, 则就不必要花很大精力将干扰信号全部抑制 。 4 局放现场试 验时干扰成 因及解决措施 希波公司生产的局放仪 已对
13、各类干扰采取了相 应措施, 在技术规范中已明确指出。但实际使用中 因种种原因, 各类干扰还会频频出现, 所以只有反复 实践 , 在不断总结经验中加深理解其规范, 才能把局 放试验做好 。以下论述试验实践中碰到的有关问题 及其解 决 的方法 。 4 1局放试 验 室的屏 蔽 屏蔽室对局放试验而言主要是屏蔽高频 电磁场 的影响。它采用低 电阻的金属材料 , 利用电磁场在 屏蔽金属 内部产生的涡流所产生的反向磁场来抵消 原磁场。由于屏蔽板或网是接地的, 所以它也可兼 顾由分布电容耦合而产生 的静 电干扰 , 达 到静电屏 蔽的效果 。 高压局放试验室由六面屏蔽在电气上焊成一体 并接地, 因此 , 其
14、实际上是一个大法拉第笼。这个笼 有很好的静电屏蔽 , 而对磁场屏蔽而言要求屏蔽效 果约达 一6 0 d B , 即采取屏蔽后使干扰磁场强度减弱 1 o 0 0 倍 。通常局放值为几个 p c, 因此, 如果要求干 扰水平小于 1 p C , 这应该是足够的 。 但是 , 在实践 中, 有的厂家为了防止接地棒与连 接螺丝生锈 , 把防锈漆错误地涂在金属棒或与屏蔽 室连接的铜螺栓处 , 这样就使屏蔽室失去了屏蔽作 用, 当外来电动工具工作时 , 示波器像限上就会明显 地出现叠加 1 03 0 p c类似尖峰的放电信 号, 即使 屏蔽室门全关时该现象仍不 能消除 , 即实际上说明 此屏蔽室的屏蔽已失
15、效。当把油漆清除后 , 重新涂 上即可防锈又可降低接触 电阻的 电力脂类或稀土、 石墨型长效防腐降阻剂后 , 在屏蔽门全关闭情况下 , 局放椭 圆形 波形上叠加 的背景 噪音可降低到 l p c 以下。这时, 即使电动工具在屏蔽室外启动与工作 , 局放试验照样能正常地进行。 其次 , 在 13常反复试验中, 要经常检查屏蔽门的 状况 , 对于推拉式屏蔽门要特别避免门边撞击变形, 要确保 门框和门的间隙构成非接触式并且成为一个 等距的波导管, 这样才能确保其屏蔽效果 ; 而对于开 式屏蔽 门要经常检查门框和门边装嵌的凸形弹性磷 青铜片的质量, 要确保屏蔽 门关闭后 , 使屏蔽室和屏 蔽门能构成一
16、个导电良好的一个屏蔽整体。同时要 经常清除门沟内的灰尘及杂物 , 尤其是金属物或金 属粉尘, 这样 , 才能做到万无一失 , 保证局放试验室 3 9 维普资讯 2 0 0 7 年第 2 期 No 2 2 0 ( ) 7 电 线 电 缆 El e c t r i c W ir e Ca b l e 2 0 0 7 年 4月 Ap r , 2 0 07 的良好屏蔽。 4 2 出入 屏蔽 室的管道 与线 路 为了降低局放试验的背景噪音水平 , 除 了把试 验室屏蔽起来外, 还要 防止外部干扰通过管道和线 路等窜入室内。凡是金属管道穿过屏蔽室时都必须 与屏蔽连接好, 否则它们会象天线一样把干扰引入。
17、凡是通过屏蔽室的配电线要先通过隔离变压器和滤 波器 。 通常, 局放试验 系统 的电网是采用 工频 2 2 0 V 输入电压, 然后经双屏蔽变压器及其低压滤波器 , 对 电网给予大 于 1 2 0 d B的噪音衰减。这套供 电设备 单独使用时应该是没问题 的。但在实践中, 有的厂 还用这套供电设备供给其他设备使用 , 这样就会产 生干扰。所以建议屏蔽室里的其他辅助设备 , 可另 用一台双屏蔽隔离变压器供 电, 若有功率较大的设 备( 如空调等 ) 建议用分体式空调单独供电, 将室外 机装在屏蔽室外 , 接地线也在室外, 而室内机地线仅 与室外机相连 , 也 即让 它成为一个独立系统 , 这样
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