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揚(yáng)州國(guó)浩電氣有限公司
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2018-7-27 閱讀(4016)
方向耦合法典型的例子是德國(guó)柏林的400kV XLPE電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)方向耦合器耦合局部放電信號(hào)，方向耦合器結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖（1.1）。方向耦合器由一個(gè)插在電纜絕緣上的電極板、一個(gè)羅戈夫斯基線圈和兩個(gè)終端阻抗（分別與端口A，B相連）構(gòu)成。電極板與金屬屏蔽層之間形成一個(gè)等效電容，羅戈夫斯基線圈分為性能相同的兩部分，如下圖（1.2）。
1.1 方向耦合器結(jié)構(gòu)圖
1.2 方向耦合器原理圖
當(dāng)局部放電信號(hào)沿電纜從一側(cè)(如右側(cè))傳來(lái)，在電容和線圈上均可感應(yīng)出脈沖信號(hào)，B端輸出的電壓信號(hào)為電容的電壓信號(hào)和線圈2的電壓信號(hào)的疊加；而A端輸出的電壓信號(hào)則為電容與線圈1的電壓信號(hào)相減。如果電容藕合的信號(hào)與線圈藕合的信號(hào)大小相等，則B端輸出信號(hào)則增大，而A端信號(hào)則被抵消了。由此可判斷局部放電脈沖的傳播方向。通常，只需兩個(gè)端口的電壓比值大于8：1即可認(rèn)為該脈沖信號(hào)為局部放電信號(hào)且方向可判斷。檢測(cè)系統(tǒng)在電纜中間接頭兩側(cè)分別安裝一個(gè)方向耦合器，這樣可以根據(jù)兩個(gè)方向耦合器耦合到的局部放電信號(hào)的方向判斷出該放電脈沖信號(hào)是來(lái)自中間接頭內(nèi)部還是來(lái)自外部。這種方法具有很好的抗干擾能力?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明，方向耦合器的檢測(cè)靈敏度可小于5pC。檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量頻帶高為600MHz。
電磁耦合法是將鉗型羅戈夫斯基線圈直接卡裝在電纜金屬屏蔽外，或穿過(guò)電纜終端、連接頭屏蔽層的接地線，通過(guò)感應(yīng)流過(guò)電纜屏蔽層的PD脈沖來(lái)檢測(cè)局放。電磁耦合法應(yīng)用于XLPE電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)比較成功的例子是1998年瑞士研制的170kV XLPE電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，測(cè)量位置選在XLPE中間接頭金屬屏蔽的連接引線上，系統(tǒng)的檢測(cè)頻帶在15MHz-50MHz左右，檢測(cè)靈敏度可低于15pC。由于寬頻帶電磁藕合法具有小巧靈活，操作安全，能真實(shí)地反映脈沖波形等特點(diǎn)，正在被廣泛的研究和應(yīng)用。該方法容易受到地線電磁信號(hào)的干擾，單純依賴寬頻帶濾波器和高倍數(shù)的放大器很難排除某些類似局部放電脈沖的干擾。
電容耦合法是由英國(guó)南安普敦大學(xué)、英國(guó)電網(wǎng)公司和西安交通大學(xué)共同研究的一種XLPE電纜局部放電在線檢測(cè)的方法。取一段靠近接頭的電纜，剝?nèi)ゲ糠滞庾o(hù)套，將金屬箔片貼在外半導(dǎo)電層作為電極，如下圖（1.3）所示。信號(hào)從耦合器上的BNC頭輸出，中斷的金屬屏蔽層經(jīng)導(dǎo)線連接。在工頻電壓下，由于外半導(dǎo)電層的阻抗遠(yuǎn)小于絕緣層的阻抗，則外半導(dǎo)電層可視為工頻地電位，故電容耦合器并不影響電纜絕緣效果。在高頻條件下，外半導(dǎo)電層阻抗與絕緣層阻抗可比，而地電位為金屬屏蔽層，故有利于高頻信號(hào)的測(cè)量。該檢測(cè)法有效檢測(cè)頻帶為l0MHz-500MHz，靈敏度為3pC。
1.3 電容耦合器結(jié)構(gòu)圖
1.4 電感耦合器結(jié)構(gòu)圖
電感耦合法為荷蘭提出的一種利用線圈作為傳感器對(duì)螺旋狀金屬屏蔽電纜進(jìn)行局部放電在線檢測(cè)的方法，電感藕合器的示意圖見(jiàn)上圖（1.4）。這種檢測(cè)方法要求被測(cè)電纜金屬屏蔽為螺旋帶狀繞制而成的。當(dāng)電纜中存在局部放電，局部放電脈沖沿電纜屏蔽傳播，該電流信號(hào)可分解為沿電纜長(zhǎng)度的徑向分量和圍繞電纜的切向分量。切向分量的電流產(chǎn)生一個(gè)軸向的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)穿過(guò)傳感器時(shí)，傳感器上因磁通變化而感應(yīng)一個(gè)雙極性的電壓信號(hào)。因此檢測(cè)系統(tǒng)便可檢測(cè)到局部放電信號(hào)，高測(cè)量頻率為600MHz，檢測(cè)靈敏度為10pC-20pC。此外，其受高頻信號(hào)衰減特性的限制，有效測(cè)量距離為10m左右，只能用于電纜附件的測(cè)量。
除了上述提到的電氣測(cè)量方法以外，還有很多非電氣量的測(cè)量方法。這些方法是根據(jù)局部放電過(guò)程中伴隨著電荷的轉(zhuǎn)移和電能損耗產(chǎn)生各種非電信息，如聲波、發(fā)光、發(fā)熱以及出現(xiàn)新的生成物等，通過(guò)測(cè)量這些非電氣量來(lái)獲取局部放電信息。
超聲波檢測(cè)局放系統(tǒng)通常采用壓電晶體作傳感器，壓電晶體將聲信號(hào)成比例的轉(zhuǎn)換成電荷量，信號(hào)經(jīng)前置放大器放大后再進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并應(yīng)用光纖傳輸，傳輸?shù)墓庑盘?hào)經(jīng)光電元件轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)放大后在示波器或峰值表上顯示。近代超聲波測(cè)量局部放電所用的儀器頻帶多取60kHz-300kHz。由于傳播衰減等原因，能采集的聲信號(hào)很微弱，長(zhǎng)期以來(lái)超聲波測(cè)量就是因?yàn)殪`敏度太低，而沒(méi)有被廣泛采用。近年來(lái)由于電傳感器效率的提高，集成元件組成的低噪聲放大器和光纖的發(fā)展，使得測(cè)量靈敏度大為提高。
