湖北中試高測電氣控股有限公司為您解答：電力電纜高頻局部放電檢測及診斷方法
檢測方法
高頻局部放電檢測具有非嵌入式檢測，不同電力設(shè)備結(jié)構(gòu)區(qū)別較大，從而對應(yīng)的高頻檢測方法略有不同，但檢測原理及局部放電檢測裝置基本一致。下文對電力電纜及其它電力設(shè)備分別介紹高頻局放檢測的具體操作方法。
電力電纜
電力電纜局部放電帶電測試前，需對檢測系統(tǒng)進(jìn)行性能校驗(yàn)，其方法可參考iec 60270局部放電測量方法中7.3部分進(jìn)行校驗(yàn)，確保檢測系統(tǒng)可以正常工作。在線帶電測量時(shí)，針對局部放電檢測系統(tǒng)的靈敏度校驗(yàn)，cigre b1.28工作組提出可在一端hfct處直接注入校準(zhǔn)脈沖，湖北中試高測電氣控股有限公司在各接頭或另一端進(jìn)行測量。但該方法受傳感器性能、電纜長度及電纜種類等因素影響，倍受質(zhì)疑。因此利用高頻電流互感器進(jìn)行帶電檢測時(shí)其系統(tǒng)靈敏度校驗(yàn)方法一直沒有達(dá)成統(tǒng)一共識[16]。
電力電纜局部放電帶電測試時(shí)，hfct測量位置示意及實(shí)物安裝圖如圖5-5、圖5-6所示。通常hfct卡裝在電纜本體、中間接頭接地線以及終端接地線上。電力電纜高頻局部放電檢測及診斷方法對于直埋電纜，可以在電纜中間接頭檢修工井電纜外護(hù)套交叉互聯(lián)接地線或直接接地線上卡裝hfct方法進(jìn)行檢測，如果條件允許可以開挖電纜接頭及本體，在電纜接頭和本體上卡裝hfct進(jìn)行輔助檢測；對于隧道內(nèi)電纜，應(yīng)綜合采用以上兩種方法進(jìn)行檢測；對于電纜終端頭，在保證安全、具有充分手段和條件情況下，可在電纜終端頭接地線上卡裝hfct進(jìn)行局部放電檢測。
測試過程主要包括如下基本步驟：
（1）安裝高頻局放傳感器，連接檢測裝置的電源線、信號線、同步線、數(shù)據(jù)傳輸線等一系列接線，并開始檢測；
（1）觀察數(shù)據(jù)處理終端（筆記本電腦）的檢測信號時(shí)域波形與對應(yīng)的prpd譜圖，排除干擾并判斷有無異常局放信號；
（2）確定存在異常局放信號后，可利用去噪、模式識別以及放電聚類等方法進(jìn)一步識別（詳細(xì)介紹見診斷方法）；
（3）對放電源進(jìn)行定位，結(jié)合放電特征及放電缺陷診斷結(jié)果給出檢測診斷結(jié)論，并提出檢修建議。
圖5-5 電纜本體及接頭hfct安裝示意圖 圖5-6中間頭三相交叉接地箱內(nèi)hfct安裝圖
現(xiàn)場電纜局部放電帶電測試時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：
根據(jù)現(xiàn)場測試環(huán)境應(yīng)準(zhǔn)備相應(yīng)的防護(hù)和工作器具，如在電纜隧道內(nèi)工作應(yīng)確認(rèn)隧道內(nèi)是否存在有毒易燃?xì)怏w并采取相應(yīng)手段予以排除。對于在電纜互層交叉互聯(lián)接地線和直接接地線上進(jìn)行的測試工作應(yīng)使用合適的工具打開接地箱，在開啟過程中嚴(yán)禁接觸裸母排等導(dǎo)體，湖北中試高測電氣控股有限公司傳感器的卡裝等操作應(yīng)佩戴10kv電壓等級絕緣手套。對于電纜終端下方的測試應(yīng)保證所有操作處于電氣安全距離范圍內(nèi)。其他電力設(shè)備對于其他電力設(shè)備，如旋轉(zhuǎn)電機(jī)、開關(guān)設(shè)備以及變壓器等，利用高頻電流互感器進(jìn)行局部放電檢測方法與電纜類似，都是在連接設(shè)備電纜本體或接地線上進(jìn)行測量，電力電纜高頻局部放電檢測及診斷方法圖5-7是幾種利用hfct進(jìn)行帶電或在線監(jiān)測時(shí)的檢測示意圖。對于這些設(shè)備，在進(jìn)行局部放電測試前，同樣需要對局部放電檢測系統(tǒng)進(jìn)行校驗(yàn)，以確保檢測設(shè)備的正常運(yùn)行。由于開關(guān)柜、旋轉(zhuǎn)電機(jī)等正常運(yùn)行時(shí)電壓均較高，在進(jìn)行傳感器安裝、設(shè)備調(diào)試過程中務(wù)必佩戴相應(yīng)等級的絕緣手套以及在一定的電氣安全距離內(nèi)操作，確保人生安全。
圖5-7 帶接地引下線設(shè)備高頻局部放電檢測原理圖診斷方法
對于不同電力設(shè)備，高頻局部放電檢測的診斷方法基本一致，主要包括兩大部分：噪聲抑制及放電信號區(qū)分、局部放電源的準(zhǔn)確定位。
噪聲抑制、干擾排除及局放缺陷診斷對不同電力設(shè)備進(jìn)行高頻局部放電檢測時(shí)，高頻傳感器耦合出來的信號并非單純的放電信號，而是混合著電磁干擾噪聲，如何將干擾噪聲去除是局部放電帶電檢測過程中較為困難和關(guān)鍵的問題之一。
按照時(shí)域波形特征，外部背景噪聲主要包括周期型干擾信號、脈沖型干擾信號和白噪聲干擾信號。針對不同干擾信號的特征和性質(zhì)，需采用不同的抑制措施。在已有的各種系統(tǒng)中，干擾信號抑制主要包括硬件和軟件兩個(gè)方面的措施。雖然硬件抑制方法有一定的效果，但是現(xiàn)場干擾會隨著環(huán)境、設(shè)備負(fù)載以及運(yùn)行方式的改變而改變，硬件抑制方法難以達(dá)到理想的效果。
隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，高頻局部放電檢測中的干擾抑制措施主要依靠軟件實(shí)現(xiàn)。目前常用的數(shù)字化抗干擾方法主要有：湖北中試高測電氣控股有限公司脈沖平均法、數(shù)字濾波法、信號相關(guān)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法以及小波分析法。小波變換是基于非平穩(wěn)信號的分析手段，在時(shí)域、頻域同時(shí)具有良好的局部化性質(zhì)，非常適合于不規(guī)則、瞬變信號的處理，越來越多的用于高頻局部放電檢測的干擾抑制措施中。
對于放電信號的區(qū)分，一方面可利用前述的抗干擾技術(shù)，將外界干擾噪聲抑制到較小水平，另一方面也可通過與不同缺陷放電特征數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比，即進(jìn)行放電信號的模式識別。模式識別的主要步驟包括放電信號的測量、放電信號特征提取與分類和特征指紋庫比對三個(gè)步驟，從而判斷所測信號是否為真實(shí)的放電信號以及是何種放電。一種模式識別方法是利用相位統(tǒng)計(jì)譜圖的形狀特點(diǎn)，通過計(jì)算統(tǒng)計(jì)譜圖的偏斜度、陡峭度以及相互關(guān)聯(lián)因素等特征參數(shù)，從而對缺陷類型進(jìn)行確認(rèn)和識別。另外一種是聚類分析法，該方法主要將放電信號按其各自的等效頻率、等效時(shí)長或其它與波形相關(guān)的特征參量進(jìn)行分類，形成時(shí)頻域映射譜圖。時(shí)頻譜圖的特點(diǎn)是多個(gè)放電源、不同放電類型的局部放電脈沖會被映射到不同聚點(diǎn)，這樣便于在局部放電相位譜圖上將真實(shí)放電和噪聲干擾區(qū)分開來如圖5-8所示。還有一種聚類原理是利用三相同步局部放電檢測技術(shù)，對耦合到的信號進(jìn)行幅度、相位或頻率的計(jì)算，從而進(jìn)行分類，如圖5-9所示。
圖5-8 局部放電時(shí)頻映射譜圖[16] 圖5-9 三相局部放電同步檢測聚類譜圖[28]
（二）放電源的定位
對于電力電纜運(yùn)行情況下局部放電源的定位，較為簡單的方法是利用高頻局部放電檢測傳感器在電纜終端、各個(gè)接頭處分別進(jìn)行局部放電信號的檢測，通過對比分析不同傳感器位置放電信號的時(shí)域和頻域特征，來進(jìn)行放電源的大致定位。該方法主要利用的是放電脈沖信號在電纜中傳輸衰減原理，隨著放電信號的傳播，放電信號幅值減小，上升時(shí)間下降、脈沖寬度變寬，信號高頻分量嚴(yán)重衰減等，因而可利用這些特點(diǎn)大致判斷出放電源的位置。但值得注意的是該方法較為粗略，精度較低，僅能大致判斷出在哪個(gè)接頭附近或哪兩接頭間存在缺陷。
另一種方法是利用分布式局部放電同步檢測技術(shù)。該方法與上述方法類似，但不同的是在連續(xù)幾個(gè)接頭處進(jìn)行同步測量，根據(jù)不同測量處耦合到同一脈沖信號的幅值大小、極性以及到達(dá)時(shí)間的不同而準(zhǔn)確定位放電源的位置。該方法已在電纜在線局部放電監(jiān)測中逐漸展開應(yīng)用，如圖5-10所示。圖5-10 分布式同步局部放電檢測技術(shù)
還有一種方法是進(jìn)行雙端局部放電定位。湖北中試高測電氣控股有限公司該方法采用的仍為脈沖反射（tdr）原理。對于較長電纜，放電信號的嚴(yán)重衰減會導(dǎo)致反射脈沖不可分辨，因此有必要進(jìn)行雙端局部放電定位：在電纜兩端分別安裝高頻檢測傳感器，在電纜遠(yuǎn)端同時(shí)安裝便攜式應(yīng)答裝置和大幅值脈沖發(fā)生器。當(dāng)在遠(yuǎn)端檢測到放電脈沖信號時(shí)（高于設(shè)定閾值），便攜式應(yīng)答裝置被啟動，觸發(fā)大幅值脈沖發(fā)生器發(fā)出一個(gè)幅值較大的脈沖，從而可根據(jù)原脈沖與大脈沖信號之間的時(shí)間差對電纜缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確定位。
對于其他電力設(shè)備，如變壓器、互感器等，利用高頻局部放電檢測傳感器定位的應(yīng)用較少，對應(yīng)的局部放電源定位可采用超聲波、特高頻等方法實(shí)現(xiàn)
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文章原創(chuàng)，作者：中試控股，專業(yè)電測產(chǎn)品解決方案提供商