局部放電是指在電場(chǎng)作用下發(fā)生在絕緣中非貫穿性的放電現(xiàn)象。XLPE電纜及其附件中發(fā)生的局部放電信號(hào)幅值可達(dá)1000pC，頻帶可高達(dá)GHz。超高頻段內(nèi)的其它干擾也相對(duì)較少。因此，我們應(yīng)該選擇高頻段的電磁信號(hào)來(lái)檢測(cè)，這樣可以避免常規(guī)電氣測(cè)量方法不容易避開的干擾。因此，研究如何檢測(cè)超高頻信號(hào)，提高信噪比是目前研究的主要方向。
1. 超高頻電感法
1993年，荷蘭人將線圈纏繞在繞包愷裝電纜上，如圖所示，脈沖電流在鎧裝層下產(chǎn)生的軸向磁場(chǎng)作用于線圈使得線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而通過(guò)測(cè)量線圈得到的磁通量來(lái)衡量局部放電的大小。這種超高頻電感耦合系統(tǒng)頻帶寬度可以達(dá)到600MHz，測(cè)量靈敏度是10-20pC，頻帶高出上面提到的各種檢測(cè)方法一個(gè)數(shù)量級(jí)。這種方法受到特殊的電纜結(jié)構(gòu)限制，只適用于帶有繞包鎧裝結(jié)構(gòu)的電纜，并且檢測(cè)的高頻信號(hào)傳輸距離有限，所以更適合電纜附件的檢測(cè)。2. 超高頻電容耦合法
以電容耦合原理為依據(jù)，重慶大學(xué)和西安交通大學(xué)都研制出了測(cè)量電纜附件局部放電信號(hào)的內(nèi)置式電容耦合傳感系統(tǒng)，這種系統(tǒng)是將金屬箔耦合電極預(yù)制在接頭附近電纜的外半導(dǎo)電層上，被破壞的外屏蔽層通過(guò)圓形金屬法蘭連接恢復(fù)屏蔽。這種系統(tǒng)所能檢測(cè)的有效頻帶寬為500MHz，系統(tǒng)靈敏度是2pC。此外，我國(guó)的許多科研機(jī)構(gòu)、電力行業(yè)公司以及大學(xué)也對(duì)這種方法進(jìn)行了研究和改進(jìn)，比如興迪公司直接從外半導(dǎo)電層通過(guò)傳輸線提取局部放電信號(hào)，最大限度的減少了外環(huán)境的背景噪聲干擾。
超高頻電感法示意圖
3. 電磁波檢測(cè)法(UHF法)
電磁波檢測(cè)法就是通過(guò)阿基米德螺旋天線接收局部放電產(chǎn)生的電磁波，通過(guò)測(cè)量超高頻段的電磁波來(lái)檢測(cè)局部放電的大小，通常檢測(cè)的范圍可以達(dá)到500MHz-1500MHz的頻率。根據(jù)規(guī)定300MHz-3GHz的頻率范圍屬于超高頻，用于檢測(cè)這個(gè)頻段的在線檢測(cè)方法簡(jiǎn)稱為UHF法。GIS和變壓器的局放監(jiān)測(cè)中己經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了UHF法的應(yīng)用。2006年，哈爾濱理工大學(xué)和清華大學(xué)的學(xué)者們提出利用局部放電高頻信號(hào)和特高頻信號(hào)相結(jié)合的方式抑制電力變壓器的現(xiàn)場(chǎng)干擾，并給出絕緣油中局部放電的測(cè)量的頻帶范圍。2008年，意大利研究天線具有方向性定位局部放電位置的功能，但美中不足的是天線帶寬僅僅只有25MHz-30MHz。韓國(guó)研究的天線比較特殊，稱為Planer Loop Antenna，意思就是平面回路天線，是制作在電路板上的。德國(guó)研制了300MHz-800MHz頻率帶寬的天線用于GIS電纜接頭的檢測(cè)。2009年，上海電力局電纜輸配電公司通過(guò)科研，對(duì)于局部放電信號(hào)進(jìn)行分析和辨認(rèn)，最終研發(fā)出了便攜式電力電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)儀器。電力電纜附件在局部放電發(fā)生時(shí)，也會(huì)輻射出超高頻電磁波信號(hào)，因而理論上UHF法也可以應(yīng)用在電纜附件的檢測(cè)上，用來(lái)判斷是否產(chǎn)生局部放電。2013年，哈爾濱理工大學(xué)的學(xué)者將局部放電的高頻與超高頻檢測(cè)聯(lián)合方法拓展到電力電纜局部放電上，利用互相鑒別以及時(shí)域開窗、基于復(fù)小波多周期疊加的干擾濾除算法等手段，有效的抑制了多種干擾，其局部放電檢測(cè)的分度系數(shù)為1mV/pC，檢測(cè)靈敏度小于10pC。對(duì)于XLEP電纜附件超高頻檢測(cè)法優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表所示。
XLEP電纜附件超高頻檢測(cè)法對(duì)比
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