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OWTS測試電纜的優勢是什麽?

作者:凱迪正大股份來源:武(wǔ)漢凱迪正大電氣有限公司日期:2014-10-27 09:29:00閱讀:

     在“狀態檢測”概念出現之前,大家(jiā)通過耐壓試驗來檢驗電纜的絕緣狀況,通過對電纜施加幾倍於正(zhèng)常運行電壓的高壓來擊穿電纜上的缺陷點(diǎn),發現故障隱患。但這種(zhǒng)方法受缺陷的類型影響較大,更糟糕的是,它雖然可(kě)以檢查出電纜上的部分缺陷,但(dàn)在檢(jiǎn)查的過程(chéng)中,由於施加電壓較高(gāo)、試(shì)驗時間較長等(děng)原因,又出現了更多的新缺陷。為了避免這種情況,大家(jiā)想到(dào)以電纜的介質損耗參數來評(píng)估一條電纜的絕緣情況。這是有效的。因為隨著電纜工作年限(xiàn)的推移,其電氣性能會發生劣化。通(tōng)過介質損耗角來評估電纜的絕緣情況能得到客觀的評價。但它的(de)缺點很快又暴露出來:隻能評估電纜整體絕(jué)緣情況,而不能更細化地找出缺陷(xiàn)嚴(yán)重的點。這就使其實用性大大降低。比如一條新電纜,接頭(tóu)有嚴重(chóng)缺陷,可電(diàn)纜介損很小,運行不久就出現故障。於是技術(shù)人員又開始尋找(zhǎo)一個更能具體體現缺陷發展趨勢的(de)參數,最終,人們把目光定在了局放(Partial discharge)上麵。

     局(jú)放現象普(pǔ)遍存在於(yú)高壓電力設備中,如變壓器、GIS、電纜等在高電(diàn)壓狀(zhuàng)態下都會產生(shēng)局部放電現象,其絕緣物質中就會發生不貫穿整個絕緣層的放電,即局部放電,簡稱局放。局放現象普遍存(cún)在,當它局放水平達到一定程度時,促使絕緣狀況進一步惡化,直到將絕緣擊穿。很(hěn)多電纜故(gù)障都是由局部放電的發展而導致的。通過測量電纜局(jú)部(bù)放電量沿電纜長度的分布,就可以(yǐ)對(duì)電纜的絕緣有一個直觀的判斷。一般來(lái)說,所加電壓越大,電壓頻率越高,就越容易(yì)產生局放。

技術比較

     0.1Hz正弦局放測試是以0.1Hz正弦(xián)波形電壓作為為局放激發源,其電源極性轉換頻率很低(dī),轉換(huàn)時電壓曲線斜率也低,這樣就需要加很高的電壓並且測試較長的時間才(cái)能激發並采集到(dào)足夠多的(de)局放數據,因此(cǐ)對電纜的損傷就比較大,並引發電纜中的新缺陷,增加電纜(lǎn)擊穿的幾率。下麵的試驗(yàn)可以很好地說明這(zhè)個結論:

     日本的Katsumi Uchida等人研究了(le)振蕩波和VLF電壓,他們分別(bié)在XLPE電力(lì)電纜上設置2種缺(quē)陷。

     試(shì)驗結果表明(míng):當施加振蕩波電壓時,2種缺陷的電樹枝起始電壓遠遠小於擊穿電壓;在VLF作用下,2種缺(quē)陷的電樹枝起始電壓與擊穿(chuān)電壓接近,即存在電樹枝後不久就擊(jī)穿,相比之下,振(zhèn)蕩波實現更方便,測試更安全且與交流電壓較接近。其他(tā)關於不同電壓和頻率對(duì)絕緣測試效果的試驗也很多,可在相(xiàng)關資料中查詢得到。

     以(yǐ)前我們所做的耐壓試驗經常會發生在實驗時沒有擊穿,而在運行不久後就擊穿的現象。和耐壓(yā)試驗最大的區別在於,狀態監測的(de)前提須是在試驗對(duì)電纜的影響盡量小的情況下得到準確的狀態數據,是近(jìn)乎無(wú)損的,這樣才(cái)能保證在得到絕緣狀態相關數據(jù)後,電纜仍然保持試驗前的狀態,不出現新缺(quē)陷。振(zhèn)蕩波在這方麵就有其他方法無法比擬的優越性。

     OWTS係統采用低(dī)阻(zǔ)尼振蕩(dàng)波作為局放的激發電壓。由於振蕩(dàng)波持續時間很短,無需持續加壓,所(suǒ)以在過去的耐壓試驗設備中很少見到有(yǒu)實用性的設備。可是在局放檢測中,這卻變成(chéng)了它最大的優勢。電壓振蕩時間約為幾十毫秒,在這個過程中,電壓極性轉變近百次,這有三個優點:

    1、電壓轉換斜率大,容易激發局放缺陷,所以隻要加較低的電壓就可測到局放,而不是0.1Hz那樣加到2~3倍U0;

    2、一次振蕩可以得到很(hěn)多次極性轉(zhuǎn)換時激發的局放,同時降低了(le)試驗的時間,而0.1Hz每10秒隻能(néng)得到一個數據,無法測量同時發生的局放,檢(jiǎn)測時間較長;
    3、加壓時間(jiān)短,為無損的測試。
拋開對電纜的損傷這點不說,這兩種方(fāng)法的測試結果(guǒ)是否和工頻下產生(shēng)的(de)局放具有相似性?
西安交通大學的羅俊(jun4)華教授等(děng)試驗人員分別應用交、直流電壓,VLF及(jí)振蕩波耐(nài)壓試驗XLPE電力電纜(lǎn),所用振蕩波源的頻率設計為5~6 kHz,分別對(duì)運行12年、存在(zài)大量水樹(shù)的退役電纜試品耐壓以(yǐ)驗證其等效性。
試驗結果表明:直流電壓明顯與交流電壓不具有等效性,振蕩波試驗能全麵(miàn)發現電纜介質缺陷並與交流電壓具有較好的等效性。VLF試驗的與交流電壓(yā)的等效(xiào)性有待研究。在IEEE 400.2 (2004)中也有相關的記述:在有曆史數據積累的對比下,係統更為有利。局放數據與工頻的測(cè)試數據有很大差別。這說明了0.1Hz局放試驗技術在測試(shì)後需要較多的(de)經驗積累才能較(jiào)為客觀地預測絕緣狀態。
由於測試時局放激發源不同,所以,在局放程度的評估中,導致兩種設備所測(cè)得的PDIV(局放起始電壓)有很(hěn)大的(de)差異。PDIV在評估電纜局放嚴重程度方麵是一個非常重要的參(cān)數,如果PDIV在U0以下,那麽(me)就意(yì)味著局放在(zài)電纜運行中一直存在(這裏指的(de)是那些會發展成故障的,較集中的局放)。所以說,測試得到的(de)PDIV越低(也不能低(dī)的太多,要和工頻有可比性)對電纜故障風險評(píng)估的安全係數越高。
     試驗結果表明:對於0.1Hz的局放設備來說,其PDIV相比50Hz的情況時高時低,受故障類型影響很大,沒有一個較(jiào)為固定的參考。這與前麵等效性裏的試驗結論一樣。這對於評估局放嚴重程度來說(shuō)是非常不利的。而OWTS的PDIV一般(bān)都稍低於工頻下的情況,這(zhè)使得相關的參考標準更容易製定。
     通過(guò)上麵的對比可(kě)知,相比0.1Hz局放係統,OWTS具有更大的優越(yuè)性。但它本身測量及定位的局放,與工頻下測量和定位的局放具有等效性(xìng)麽(me)?為了回答這個問題,Edward Gulski等人應用OWTS 測試係統和交流電壓(加壓時間1.5min)測試時所確定的油(yóu)紙電纜的局放位置(試品為840m,額定電壓10 kV,運行(háng)17年的油紙電纜)。
測試結果表明,在振蕩波條件下,局放的最大值以及局(jú)放定(dìng)位的位置都與工頻條件下有很強的一致性。至於振蕩波測試時局放點比較多,主要是因為前麵(miàn)說(shuō)過的(de)振蕩次數多,采集數據多(duō)引起的(de)。
     當然,任何一種技術特性都不是單一的好或壞,這兩種測試(shì)方法也一樣。盡管0.1Hz在局放(fàng)測試(shì)過程中缺點(diǎn)較多,但在耐壓試驗中它還是有較好的能力。很多國家都出台了相應的0.1Hz耐壓試驗(yàn)標準,以成為一種廣(guǎng)被(bèi)接受的預(yù)試驗方法。而(ér)OWTS也並不是幾乎沒有缺點,它(tā)的(de)振蕩頻率是依據電纜長度而變化的,電纜越長,振蕩頻率越低(dī),而遇到特殊情(qíng)況當電纜較(jiào)短時,振(zhèn)蕩的頻率就高達500~600Hz,這超出了CIGRE中規定的30~400的頻率範圍。針對這種情況,通過(guò)並聯補償電容器增加係統電容量即可(kě)降低測試電壓頻率(lǜ),使其限定在規定的頻率(lǜ)範圍內(nèi)。 

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