變電站電纜局放監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用方案是杭州晨星結(jié)合電纜安全的實(shí)際需求和我公司的技術(shù)優(yōu)勢,設(shè)計(jì)研究出了可以在線監(jiān)測電纜接頭局部放電和接地電流的裝置。該裝置通過對(duì)電纜局部放電實(shí)時(shí)監(jiān)測及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié),找出故障原因,保障電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。
產(chǎn)品概述:
由于交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜具有絕緣性能好、易于制造和安裝方便、供電安全可靠、有利于美化城市等優(yōu)點(diǎn),在中低壓領(lǐng)域幾乎替代了油浸紙絕緣電纜,并已在高電壓等級(jí)中使用。近年來,我國城市電網(wǎng)中大量采用XLPE電纜輸配電,但是這種電纜的絕緣結(jié)構(gòu)中因加工技術(shù)難度或原材料不純而存在氣隙和有害性雜質(zhì),或者由于工藝原因,在絕緣與半導(dǎo)電屏蔽層之間存在間隙或半導(dǎo)電體向絕緣層突出,在這些氣隙和雜質(zhì)尖端處極易產(chǎn)生局部放電(PD),同時(shí)在XLPE電纜的安裝和運(yùn)行過程當(dāng)中也可能會(huì)產(chǎn)生各種絕緣缺陷導(dǎo)致局部放電。由于XLPE等擠塑型絕緣材料耐放電性較差,在局部放電的長期作用下,絕緣材料不斷老化最終導(dǎo)致絕緣擊穿,造成嚴(yán)重事故。
據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì),電力系統(tǒng)中的XLPE電纜的事故主要發(fā)生在其接頭,事故原因很大程度上取決于接頭的施工條件和施工技術(shù)。為了保證XLPE電纜的安全運(yùn)行,在工廠制造的電纜,出廠前必須經(jīng)高壓耐壓試驗(yàn),檢驗(yàn)有無局部放電,電纜在現(xiàn)場施工安裝好后也要做現(xiàn)場耐壓和局部放電測試,同時(shí),對(duì)已經(jīng)進(jìn)入運(yùn)行的電纜也要經(jīng)常測量其局部放電以評(píng)估其絕緣狀態(tài),保障電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。
我公司生產(chǎn)的電纜接頭局放測量系統(tǒng)已應(yīng)用到國內(nèi)多個(gè)供電局,因該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高,所以目前主要是便攜式的帶電監(jiān)測方式應(yīng)用。經(jīng)過多年的技術(shù)積累,我們已完成對(duì)國內(nèi)近千個(gè)35KV、110KV、220kv、330KV電纜接頭的帶電檢測。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)電纜接頭處的局放水平與監(jiān)測的脈沖幅值有密切的聯(lián)系;在此基礎(chǔ)上,擬對(duì)原有的局放測量系統(tǒng)進(jìn)行簡化設(shè)計(jì),只以接頭處接地線上的脈沖幅值大小和接地電流值所為主要監(jiān)測參量,進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測,從而以較低成本,并有效方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜接頭局放水平的在線監(jiān)測。因此對(duì)通過電纜金屬護(hù)層的接地電流進(jìn)行在線監(jiān)測,對(duì)電流成分進(jìn)行分析并且進(jìn)行相關(guān)的建模計(jì)算和監(jiān)測,可以隨時(shí)了解高壓電纜線路接地系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),結(jié)束傳統(tǒng)的周期巡視方式的費(fèi)時(shí)、費(fèi)力情況,更好的保障供電安全,進(jìn)一步提高電纜網(wǎng)在線監(jiān)測的整體水平,進(jìn)而為開展城市電纜網(wǎng)狀態(tài)狀態(tài)檢修工作奠定基礎(chǔ)。同時(shí),針對(duì)近年來電纜線路交叉互聯(lián)線、接地線、回流線、交叉互聯(lián)箱、接地箱等丟失嚴(yán)重的情況,實(shí)施接地電流遠(yuǎn)程在線監(jiān)控還可以起到顯著的作用:一旦有不法分子偷盜上述設(shè)備,通過接地電流監(jiān)測系統(tǒng)可以立即發(fā)現(xiàn)異常,不僅可以降低被盜的風(fēng)險(xiǎn),還可以及時(shí)修復(fù)處理,避免發(fā)生更大的事故。
系統(tǒng)組成:
電纜局放監(jiān)測系統(tǒng)由高頻電流(HFCT)傳感器、數(shù)據(jù)采集器、主站系統(tǒng)組成。其中傳感器主要由感應(yīng)器、放大電路、脈沖整形電路及發(fā)射電路等構(gòu)成。
主站系統(tǒng):由服務(wù)器、交換機(jī)、光纖收發(fā)器、數(shù)據(jù)庫及人機(jī)交互軟件等組成。
數(shù)據(jù)采集器:由局放數(shù)據(jù)采集單元和光電轉(zhuǎn)換器組成。
傳感器:由磁芯、羅高夫斯基線圈、濾波和取樣單元以及電磁屏蔽盒組成。
主站系統(tǒng)功能:
1、測量放電信號(hào)的幅值、極性、放電的相位、放電次數(shù)等基本的局部放電表征參數(shù)及各種統(tǒng)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)。
2、顯示二維、三維放電譜圖、工頻周期放電圖。
3、分析放電模式識(shí)別及故障類型診斷;可進(jìn)行故障類型的判斷,觀察和
4、預(yù)測局部放電故障的發(fā)展趨勢,故障信號(hào)及故障嚴(yán)重性報(bào)警,為絕緣狀態(tài)診斷提供重要判據(jù)。
5、提供放電發(fā)展趨勢圖、歷史查詢、報(bào)表和設(shè)定報(bào)警等多項(xiàng)功能。
6、可連續(xù)監(jiān)測或定時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)測量,整個(gè)監(jiān)測過程自動(dòng)化。
可以通過局域網(wǎng)、CAN 總線等方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上網(wǎng),對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問,并且系統(tǒng)具有WEB發(fā)布功能, 用戶不需要安裝任何軟件即可通過瀏覽器瀏覽相關(guān)報(bào)表和報(bào)警信息。
傳感器及采集器功能:
1、接收電纜屏蔽層對(duì)地放電的局部放電的脈沖信號(hào);
2、實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜中間接頭A、B、C三相的多測點(diǎn)同步實(shí)時(shí)監(jiān)測;
3、數(shù)據(jù)集中器內(nèi)置數(shù)字濾波器及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),實(shí)時(shí)捕獲放電統(tǒng)計(jì)特征;
4、傳感單元與數(shù)據(jù)集中器間射頻電纜連接,充分保證監(jiān)測系統(tǒng)的安全性;
5、專用采集噪音采集通道濾除現(xiàn)場噪音;
系統(tǒng)原理:
高頻電流(HFCT)傳感器原理
變電站電纜局部放電監(jiān)測系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)方案,通過安裝在電纜接頭接地線上的高頻電流傳感器,來耦合電纜本體及接頭處的局部放電脈沖電流信號(hào);耦合到的脈沖電流信號(hào)通過同軸電纜傳送至前端監(jiān)測采集器,對(duì)模擬信號(hào)經(jīng)過放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號(hào)再通過光纖傳送至測試主機(jī)。測試主機(jī)對(duì)所有傳感器的信號(hào)分別進(jìn)行分類識(shí)別分析、計(jì)算,并將這些通過計(jì)算獲得的放電信息數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)庫中,同時(shí)在監(jiān)測系統(tǒng)的軟件面板上顯示監(jiān)測結(jié)果。
抗干擾原理
①硬件方法:采用差動(dòng)平衡法結(jié)合噪音傳感器實(shí)現(xiàn)外部干擾的鑒別;
②軟件方法:小波包濾波方法和IIR濾波器、開窗法實(shí)現(xiàn)對(duì)白噪、周期性、脈沖性干擾的抑制和消除;
◆系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用分布式結(jié)構(gòu),現(xiàn)場采集系統(tǒng),避免現(xiàn)場干擾;
技術(shù)指標(biāo):
技術(shù)指標(biāo) | 描 述 | |
適用范圍 | 對(duì)整條電纜中間接頭實(shí)時(shí)進(jìn)行局放監(jiān)測 | |
測量原理 | 采用高頻電流 | |
檢測通道 | 每個(gè)中間接頭3通道高頻電流傳感器 | |
檢測頻帶 | HFCT | 可在10KHz~100MHz范圍內(nèi)任選擇測量頻率,提供多種測量帶寬 |
測量方式 | 連續(xù)脈沖測量方式,具備脈寬鑒別功能,可自動(dòng)識(shí)別和抑制通訊干擾信號(hào) | |
原始波形 | 1~50個(gè)工頻周期 | |
靈 敏 度 | 最小可測10pC的局部放電信號(hào) | |
定位精度 | 每個(gè)中間接頭每一相 | |
測量單位 | 提供mV、pC、多種數(shù)據(jù)顯示單位 | |
工作溫度 | -25°C ~85°C | |
工作電壓 | 110V/220V, 50或60Hz | |
工作時(shí)間 | 可連續(xù)工作 | |
電信號(hào)最小可測放電量 | 10pC | |
電信號(hào)最大可測放電量 | 873pC | |
放電脈沖可分辨時(shí)間 | <20uS |
數(shù)據(jù)采集終端 | |
采樣通道 | 3通道(ABC三相) |
帶寬 | 200k |
采樣分辨率 | 16位 |
輸入阻抗 | 50Ω |
圖譜 |
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接口類型 | N型 |
采樣頻率 | 1G |
通信接口 | TCP/IP或RS485通信 |
IP等級(jí) | IP55 |
工作溫度 | -35°C‐65°C |
HFCT傳感器 | |
工作頻率范圍 |
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工作溫度 | -35°C‐85°C |
孔徑 | 最大內(nèi)徑78mm |
輸出端 | N型 |
負(fù)載阻抗 | 大于 5mV/mA |