《高压电缆局部放电智能在线监测系统和应用》
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摘 要：本文介紹了一种高压电缆局部放电在线监测系统,分析了电缆头局部放电的产生机理,并对信号采集装置测量原理及数据传输原理进行分析.重点介绍了局部放电智能在线监测系统的原理和组成及网络构架,通过运用该系统对110KV变电站电缆终端接头进行加装高压电缆局部放电在线监测装置,实时准确地监测电缆的运行状态,检测效果良好.
关键词：变电站;局部放电;脉冲电流法;在线监测
引言
随着我国电力事业不断发展,装机容量大幅度增加,尤其是城区电缆入地工程的开展,交联聚乙烯电缆在电网建设与电网改造中得到越来越广泛的应用.电缆及接头因为施工工艺问题,或达到一定年限以后,常常会发生绝缘被击穿而造成事故.因为电压高、容量大,每次事故都可能造成重大的经济损失.为确保输电网络的安全,对XLPE电缆的检测技术受到了国内外众多专家的注意,对XLPE电缆进行局部放电的在线监测是目前公认的有效预防电缆故障的方法.
1电缆局部放电产生机理
局部放电一直是电缆绝缘非破坏性电气检验的主要项目.从50年代后期开始,世界各国专业人士纷纷致力于高灵敏度的局部放电检测仪器的开发来对高压电缆绝缘进行局部放电的检测.在以后的发展中,主要是围绕局部放电测量中的抗干扰问题和局部放电点的定位两个方面展开.随着电子技术的发展,在传统的脉冲电流法的基础上发展了基于宽频带检测技术,应用数字信号处理方法进行抗干扰、定位和谱图分析的计算机辅助的局部放电测量技术,大大推动了电缆局部放电测量技术的发展.
局放研究是通过传感器耦合电缆接地线的信号,对电缆的局部放电进行监测数据采集,将其采集到的局部放电参量传送到监测中心,对电缆的运行状态进行分析评估,实现电缆运行状态的实时监控.由于交联聚乙烯电缆在永久性主绝缘故障发生以前,会在故障点产生大量的局放信号,如能尽早监测到主绝缘自恢复故障及其位置,即可达到高压电缆在线监测与故障预警的目的,从而为电力部门有效的预防事故灾害的发生提供有力的的保障.
本文旨在通过研究高压电缆局放监测抗干扰、定位和谱图分析等计算机辅助的局部放电测量技术对110kv变电站的监测效果,实现高压电缆接头局放监测、预警及故障定位功能,为110kv变电站电缆绝缘状态评估及故障诊断提供依据.
2.高频局部放电检测技术基本原理
2.1罗氏线圈基本知识
罗格夫斯基线圈（Rogowski coils）,简称罗氏线圈,又被称为磁位计,最早被用于磁路的测量.一般情况下罗氏线圈为圆形或矩形,线圈骨架可以选择空心或磁性骨架,导线均匀绕制在骨架上.
罗氏线圈的原边为流过被测电流的导体,副边为多匝线圈.当有交变的电流流过穿过线圈中心的导体时,会产生交变的磁场.副边线圈与被测电流产生的磁通相交链,整个罗氏线圈副边产生的磁链正比于导体中流过的电流大小.变化的磁链产生电动势,且电动势的大小与磁链的变化率成正比.令流过导体的电流为 ,线圈副边感应出的电动势为 ,基于安培环路定律和法拉第电磁感应定律,可由Maxwell方程解得：
根据罗氏线圈负载的不同,线圈可分为外积分式和自积分式.外积分式罗氏线圈又称作窄带型电流传感器,具有较好的抗干扰能力.当采用外积分式罗氏线圈时,为得到电流 的波形,线圈的输出通常需要经过无源RC外积分电路、由运放构成的有源外积分电路,以及数自积分电路等负载.外积分式罗氏线圈受积分电路频率性能影响较大,测量频率上限受到限制,一般用于测量兆赫兹以下的中低频率电流.自积分式罗氏线圈又称作宽带型电流传感器,具有相对较宽的检测频带.由于其直接采用积分电阻,因此频率响应较快,适用于测量上升时间较短的脉冲电流信号.
2.2 高频局部放电检测基本原理
用于局部放电检测的罗氏线圈称为高频电流传感器,其有效的频率检测范围一般为3MHz～30MHz.由于所测量的局部放电信号是微小的高频电流信号,传感器需要在较宽的频带内有较高的灵敏度.因此HFCT选用高磁导率的磁芯作为线圈骨架,并通常采用自积分式线圈结构.使用HFCT进行局部放电检测的等效电路图如图2-2所示.其中 为被测导体中流过的局部放电脉冲电流,M为被测导体与HFCT线圈之间的互感,Ls为线圈的自感,Rs为线圈的等效电阻,Cs为线圈的等效杂散电容,R为负载积分电阻,uo（t）为HFCT传感器的输出电压信号.
在实际使用中,一般希望HFCT有尽可能高的灵敏度,并且在较宽的频带范围内有平滑的幅频响应曲线.同时要求HFCT有较强的抗工频的磁饱和能力,这是因为实际检测时不可避免有工频电流流过,而此时不应因磁芯饱和而影响检测结果.
3.变电站电缆接头局部放电在线监测系统的实际应用
●实时显示设备局放数据,通过表格显示设备安装所在接头的幅值、频次、放电总能量的数据;
●以曲线图的形式显示幅值和频次.
如图4-2和图4-3所示,分别为彭炼1113线数据采集界面和彭炼1114线数据采集界面.
4.变电站电缆接头局部放电在线监测系统测试评估
本次安装高压电缆局部放电在线监测系统,对电力电缆已安装位置处可以实现实时监控,通过分析所测幅值、频次、放电总能量三组数据情况,可以排除其是否存在安全隐患.通过本次研究,可以降低相关电力事故发生的频率,尽可能避免不必要的经济损失.
5.总结
电力工业不仅是国民经济的基础性产业,也是重要的公共事业,变电站在整个工业链中担任着不可或缺的重要角色.就电力安全问题,我们以后将加强相关制度管理,加强人员安全意识培养,排查可见性问题.
通过电缆接头处安装一个HFCT脉冲电流传感器,对110kV变电站电力隐患进行监测,可以证明电缆局放检测设备对于变电站的实用性,为以后相应设备的针对性安装提供依据.
总结：本文是一篇关于经典局部放电和高压电缆专业范文可作为监测系统方面的大学硕士与本科毕业论文局部放电和高压电缆论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献.
局部放电和高压电缆引用文献:
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