脉冲电流法的应用实例

基于脉冲电流法的电力电缆局部放电检测技术的应用研究

来源：全国输变电设备状态检修论文集时间：2010-12-09

标签：电力电缆局部放电脉冲电流法放电检测技术

余能武田阳普艾春

(厦门红相电力设备股份有限公司)

【摘要】通过对脉冲电流法在电力电缆局部放电检测中的应用研究，综合考虑了脉冲电流法测试关键环节的设计要素，研制出了用于电力电缆局部放电测量的检测设备。实例验证了该设备在电力电缆局部放电检测及定位中表现出的良好效果。

【关键词】脉冲电流法局部放电检测阻抗检测和定位

0 引言

脉冲电流法作为目前较为灵敏的局部放电检测法，早已经成为一种成熟的检测方法，在电力设备局部放电检测领域得到较为广泛的应用。近年来，随着交流耐压试验取代直流耐压试验成为电力电缆交接和预防性试验的主要手段，脉冲电流法将会更加广泛地应用到电力电缆局部放电检测和定位中去。如何成熟地应用脉冲电流法，设计并研制出灵敏度高的检测阻抗、采取有效的抗干扰措施提高检测系统灵敏度，降低检测回路的背景噪声水平是脉冲电流法应用研究的关键。信息来源:

1 脉冲电流法在电力电缆局部放电测量中的应用

脉冲电流法的基本原理是：试品在加压情况下发生局部放电时，两端会产生一个瞬时的电压变化，此时如果经过一个耦合电容耦合到一个检测阻抗上，回路中就会产生一个脉冲电流，将该脉冲电流流经检测阻抗产生的脉冲电压予以采集、放大和显示处理，就可测定局部放电基本量。这种方法灵敏度高，是目前国际电工委员会推荐进行局部放电测试的一种通用方法。

脉冲电电流法作为一种可行的检测方法已广泛的应用于电力电缆局部放电检测中。测试回路原理图如图1所示。

图1脉冲电电流法局部放电测试回路

该测试回路主要包括：高压电源、滤波器、耦合电容、检测阻抗以及检测装置。实际应用中，除为了期望检测到理想的局部放电脉冲信号以外，还期望能利用检测到的局部放电脉冲信号进行局部放电定位。

通过分析研究认为，如果能够设计出性能较好的检测阻抗和滤波器，将会大大增强局部放电的检测效果。从而，还可以根据检测出的较好脉冲波形，进行局部放电定位，实现为故障诊断提供实验依据。请登陆: 浏览更多信息

2 电力电缆局部放电检测设备的研制请登陆: 浏览更多信息

2.1 系统构成及功能概述

通过对脉冲电流法测试电缆局部放电的分析研究，研制出了一套具有较好灵敏度和抗干扰能力的电力电缆局部放电检测装置系统。该系统由变频电源、谐振电抗器、型滤波器(电容分压器、阻塞阻抗、耦合电容器)、检测阻抗、信号调理装置、信号发生器、数据采集装置、计算机及其软件所构成。如图2所示。信息来源:

图2 系统原理框图

该系统结合串联谐振或交流耐压电源装置，使得被测电力电缆及其接头的薄弱环节发生局部放电。配以性能较佳的型滤波器装置，实现滤除来自电源部分的干扰信号功能。通过特别设计的检测阻抗，耦合电缆上产生的局部放电信号，并通过同轴电缆将该信号送至信号调理单元进行处理。将处理后的信号送至数据采集装置进行处理、分析。再经后台软件分析，最终可实现对110kV及以下电压等级、不同截面积、长度在100m到8km范围内的XLPE 电力电缆进行局部放电测量、定位和绝缘状态诊断。

信息来源:

电容式分压器低压臂采样到的交流信号也送至信号调理单元，后经数据采集装置及后台软件，实现对实时加压电压的处理、采集及监控。请登陆: 浏览更多信息

2.2 检测设备设计考虑及应用

2.2.1 检测阻抗

检测阻抗是脉冲电流法局部放电测量中的一个重要的传感单元。起到耦合局部放电脉冲信号和抑制试验电压的工频及谐波的低频信号的双重作用。通过分析计算，设计出了适用于本套设备使用的具有特殊结构的检测阻抗。该结构的检测阻抗具有过电压保护功能;检测的灵敏度可达10pC，频率范围为100kHz～20MHz。对比其他结构的检测阻抗，其灵敏度较佳。

实际应用中，由于各个用户提供的耦合电容器容量可能有所不同，所以需要根据耦合电容器的容量来调整检测阻抗的参数或者考虑配置多个不同参数的检测阻抗。请登

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为避免空间的各种电磁干扰，检测阻抗需置于特制的屏蔽金属盒内，并用屏蔽优良的同轴电缆将金属盒与信号处理装置和数据采集装置相连，金属外壳作接地处理。

2.2.2型滤波器信息来源:

型滤波器是以能够较好滤除电源干扰信号和防止局放信号衰减而考虑添置的。研制出的型滤波器具有完全对称的结构。电容分压器C1和耦合电容器Ck容量相等，取值

均为1250pF，额定电压等级为120kV。阻塞阻抗L额定电流为50A，其参数的设计遵循以下原则：1)保证试验电压与加在电缆上的电压相差不太大，输出波形正常;2)保证局部放电信号耦合到检测阻抗支路的分量尽力多；3)尽量减少电源高频干扰信号对局部放电信号测量的影响。信息来源:

为验证高压型滤波器的效果，我们在高压电源端设置了一个距离为5cm左右的针板放电模型，以模拟电源端干扰信号。在连接有绝缘故障的电缆后，进行加压测试，实验发现型滤波器对来自电源端干扰信号有较好的抑制效果，而且几乎不影响局部放电信号的衰减，达到了预期目的。

3 典型案例分析

利用研制的电力电缆局部放电检测设备对实验室模拟的300m/35kV/50mm XLPE单芯电缆故障模型进行了局部放电检测和定位，该电缆全长300m，人为地在距离测试端100m左右处设置一缺陷。由于故障点设置较为明显，经局部放电检测，发现该“故障电缆”在12.7kV 左后时，就可以检测到明显的局部放电故障。放电量达到250pC左右；在16kV左后时时放电量达到1600pC左右。经20次定位信息采集检测，发现放电缺陷点在104m～107m之间。信息来源:

从图3加压至14.1kV时采集到的放电波形图可以看出①局放幅值最大达900mV，经校准标定后约为900pC，②放电脉冲的相位范围分布在0°～90°和180°～270°两个区域。图4也反映了同样的信息。图5中两个脉冲波形相似，后面幅值小的脉冲波形是前面幅值大的脉冲的反射波，根据定位原理，软件自动计算出该放电脉冲距离测试端的位置为106.625 m。由此可以得出，定位测试的结果基本与实际相符合。

4 总结

通过对脉冲电流法在电缆局部放电检测中的应用研究，研制出一套可用于电力电缆局部放电检测的装置。结合外加试验高压电源，采取有效的屏蔽及滤波措施，辅以高灵敏度的检测阻抗，配以功能强大的后台分析软件，可以实现对电力电缆的局部放电测试、定位及安全评估，为电力电缆的状态检修工作提供可靠的技术支持。