保障大豆電纜穩(wěn)定可靠運(yùn)行的局放測試技術(shù)

保障大豆電纜穩(wěn)定可靠運(yùn)行的局放測試技術(shù)

1電力電纜運(yùn)行故障分析一根電纜連接到上海的電源在很大程度上是重要的。XLPE電纜的安全運(yùn)行對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定至關(guān)重要,一旦發(fā)生故障,將引起所轄地區(qū)重大的停電事故。基于全國2001年主要城市電力電纜搶修記錄、事故現(xiàn)場照片和故障電纜封樣等材料分析,導(dǎo)致電力電纜運(yùn)行故障的原因可劃分為外力破壞、電纜附件制造質(zhì)量、電纜敷設(shè)安裝質(zhì)量和電纜本體制造質(zhì)量四大類型,各自所占比重分別為58%、27%、12%和3%。不計(jì)外力破壞引發(fā)的故障,電纜附件的故障占到電纜運(yùn)行故障的50%以上,而電纜附件故障中97%以上是絕緣故障,由于固體復(fù)合介質(zhì)沿面放電導(dǎo)致的。由此可見,XLPE電力電纜線路的運(yùn)行,特別是電纜附件運(yùn)行的安全可靠性應(yīng)受到足夠的重視。必須采取必要和恰當(dāng)?shù)氖侄蝸眍A(yù)防事故的發(fā)生和監(jiān)測電力電纜線路的運(yùn)行狀況。本文主要針對(duì)電纜的實(shí)際運(yùn)行情況,結(jié)合電纜局部放電測試技術(shù)近年來的實(shí)踐,介紹上海市電力公司在保障電纜穩(wěn)定運(yùn)行方面做的一些工作及其進(jìn)展情況。2在現(xiàn)場局放測試中.XLPE電纜的測試方案主要包括耐壓試驗(yàn)、常規(guī)狀態(tài)評(píng)估和局放檢測,目前,能用于現(xiàn)場運(yùn)行中電纜測試的主要是局放檢測。在XLPE電纜局放測試方面,上海市電力公司從下述三個(gè)方面來考慮,組織實(shí)施電纜的局放檢測工作,力圖涵蓋電力公司所有的中高壓電力電纜。(1)對(duì)于新建或修復(fù)的XLPE電纜線路,在進(jìn)行耐壓測試的同時(shí),同步進(jìn)行現(xiàn)場局放測試。創(chuàng)造條件爭取在現(xiàn)場驗(yàn)收的過程中逐步將局放檢測納入驗(yàn)收程序;(2)對(duì)于常規(guī)運(yùn)行中的電纜線路,利用便攜的檢測設(shè)備,將電纜局放檢測納入日常巡檢的工作內(nèi)容中;(3)對(duì)于少數(shù)需要重點(diǎn)關(guān)注的電纜線路,探索考慮安裝局放在線監(jiān)測系統(tǒng),持續(xù)監(jiān)測電纜中的局放情況。局放檢測工作在管理上借鑒開展多年,具有成功經(jīng)驗(yàn)的紅外測溫工作,通過制定管理制度、頒發(fā)實(shí)施細(xì)則對(duì)局放檢測的范圍、方法、檢測周期和數(shù)據(jù)存放進(jìn)行規(guī)范,并通過各類作業(yè)導(dǎo)則對(duì)檢測人員進(jìn)行培訓(xùn)和指導(dǎo)。但在技術(shù)水平方面,一方面由于該工作開展較晚,檢測人員對(duì)各種局放檢測方法和判據(jù)尚不能熟練使用,另一方面由于運(yùn)行設(shè)備內(nèi)部工況復(fù)雜,且檢測過程中易受外部干擾,即使能夠掌握各類典型判據(jù),也不容易對(duì)檢測結(jié)果下一定論。這是一個(gè)需要以大量實(shí)測數(shù)據(jù)和長期經(jīng)驗(yàn)積累作為基礎(chǔ)的綜合判斷過程。3電纜局放的檢測電纜內(nèi)發(fā)生局放時(shí),會(huì)有部分電流通過外屏蔽層接地線,流入大地。目前,用于電纜現(xiàn)場測試的主要有寬頻電磁耦合法、超聲(AE)法和超高頻(UHF)法。電磁耦合法檢測電纜局放的原理是,將羅格夫斯基線圈放在電纜終端或連接頭上,穿過電纜屏蔽層的接地線,通過感應(yīng)流過電纜屏蔽層的局放脈沖電流來檢測局放。電纜內(nèi)部有局放時(shí),會(huì)產(chǎn)生電磁波信號(hào),并伴隨有爆裂狀的聲發(fā)射,產(chǎn)生超聲波,且很快向四周介質(zhì)傳播。通過安裝在電纜外部的超聲波傳感器,將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),就能對(duì)電纜內(nèi)的局放水平進(jìn)行測量和定位。局放檢測UHF法于20世紀(jì)80年代初期由英國中央電力局(CEGB)實(shí)驗(yàn)室提出,目前已經(jīng)成功應(yīng)用到GIS生產(chǎn)和運(yùn)行中,正逐步向其他電力設(shè)備擴(kuò)展,UHF法的原理是通過檢測局放產(chǎn)生的超高頻電磁波,從而獲得局放的相關(guān)信息。超聲和超高頻信號(hào)在電纜中傳播時(shí)衰減很快,因而可檢測的范圍較小,目前這兩種方法僅適用于檢測電纜附件局放。3.1迅速確定局放方向,提高設(shè)備可靠性在XLPE電纜的日常運(yùn)行中需要定期進(jìn)行電纜絕緣的例行巡檢,傳統(tǒng)的方式有目測法、紅外測溫法等。近年來,超高頻(UHF)和超聲(AE)檢測法以其抗干擾性能好,便于現(xiàn)場定位的技術(shù)特點(diǎn)得到越來越多的關(guān)注。在電纜的日常巡檢中,一旦發(fā)現(xiàn)存在疑似局放后,需要快速準(zhǔn)確地確定是否存在局放以及對(duì)局放進(jìn)行定位,以制定高效可行的設(shè)備檢修維護(hù)方案,這對(duì)于迅速排除故障隱患,保障系統(tǒng)安全運(yùn)行具有重要的意義。上海市電力公司通過和上海交通大學(xué)合作,研制了一套應(yīng)用于運(yùn)行電纜及其附件局放測試的便攜檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用寬頻電磁耦合、超聲和超高頻聯(lián)合檢測技術(shù),多種手段同步檢測電纜附件中的局放信號(hào)。就目前采用聲電聯(lián)合法巡檢的經(jīng)驗(yàn)來看,通過對(duì)多種信號(hào)進(jìn)行對(duì)比分析,能更加有效地排除現(xiàn)場干擾,提高局放檢測結(jié)果的可靠性。利用這種方法已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和處理了多個(gè)缺陷,消除了事故隱患。對(duì)電纜的日常維護(hù)和安全運(yùn)行提供有力的保障,提高了設(shè)備檢修維護(hù)的效率,對(duì)保障電纜線路正常運(yùn)行具有重要的意義。3.2電纜局放線監(jiān)測系統(tǒng)電纜內(nèi)的局放是一個(gè)發(fā)展的過程,對(duì)電纜進(jìn)行局放在線實(shí)時(shí)監(jiān)測,有利于及早發(fā)現(xiàn)潛在的絕緣缺陷問題。上海市電力公司在國內(nèi)率先進(jìn)行電纜局放在線監(jiān)測應(yīng)用的探索,通過和上海交大合作,在上海市南2個(gè)35kV變電站黎安站和疏影站安裝了2套電纜局放在線監(jiān)測系統(tǒng)。其中黎安站監(jiān)測的電纜線路15回,疏影站24回。局放傳感器安裝在電纜層,信號(hào)線纜通過橋架敷設(shè),監(jiān)測服務(wù)器機(jī)柜安裝在開關(guān)室,服務(wù)器上運(yùn)行有專家系統(tǒng),可在線對(duì)電纜內(nèi)的局放信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷分析。3.3主要系統(tǒng)的研制局放測量有助于在現(xiàn)場驗(yàn)收時(shí)檢查電纜內(nèi)部多種絕緣缺陷,是電纜安裝后耐壓試驗(yàn)的很好補(bǔ)充,建議有條件和可能的地方,應(yīng)進(jìn)行局放試驗(yàn)。但常規(guī)的脈沖電流檢測方法在現(xiàn)場應(yīng)用時(shí)由于環(huán)境干擾,往往難以有效實(shí)施。因此,如何在電纜驗(yàn)收現(xiàn)場進(jìn)行局放的有效監(jiān)測已成為電力行業(yè)相關(guān)部門關(guān)注的重點(diǎn)。為了對(duì)現(xiàn)場安裝的電纜進(jìn)行局放試驗(yàn),需要一套獨(dú)特的局放測試設(shè)備,測試設(shè)備的規(guī)模要與電纜線路的規(guī)模匹配,在耐壓試驗(yàn)前安裝,在耐壓試驗(yàn)后拆遷,方便快捷,效率高。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),上海市電力公司與上海交大合作,專門研制了1套用于現(xiàn)場驗(yàn)收的局放測試系統(tǒng)。2010年5月,上海市電力公司成功地將聯(lián)合研制的局放測試系統(tǒng)應(yīng)用于220kV洲長4286線的現(xiàn)場耐壓驗(yàn)收。4電纜局放測試測試成果從2009年下半年至2010年,上海市電力公司與上海交通大學(xué)合作,對(duì)電力公司30多個(gè)運(yùn)行中的變電站及150條電纜運(yùn)行線路進(jìn)行了局放普測,發(fā)現(xiàn)了多個(gè)潛在的絕緣缺陷,通過及時(shí)采取措施,消除隱患,有效避免了停電事故的發(fā)生。同時(shí)通過大量的聯(lián)合測試,積累了大量局放和干擾數(shù)據(jù),鍛煉和培養(yǎng)了局放檢測人才,為后續(xù)局放測試工作的進(jìn)行打下了很好的基礎(chǔ)。本研究結(jié)合一個(gè)典型的測試案例,對(duì)電纜局放測試的成果進(jìn)行簡單介紹。2009年8月,電力公司局放檢測小班在上海交大的技術(shù)支持下,對(duì)廣場站各電壓等級(jí)電纜進(jìn)行例行局放檢測,在廣藏3150和廣茂3145(與廣武3145并倉)電纜終端附件測到明顯的超高頻、超聲和高頻脈沖電流信號(hào)。圖1所示為電纜層HFCT和UHF傳感器安裝照片。圖2顯示的是將電纜廣武3144/廣茂3145的電纜倉打開之后,在廣茂3145的B相和C相上發(fā)現(xiàn)的明顯的故障放電痕跡。5檢測設(shè)備優(yōu)化通過近年來的持續(xù)努力,上海市電力公司在開展電纜局放檢測工作方面取得了一些成績,也發(fā)現(xiàn)了一些尚存在的問題。(1)電纜局放檢測可有效發(fā)現(xiàn)一些潛在的絕緣缺陷,及時(shí)采取措施可避免一些不必要的故障損失;(2)聲電聯(lián)合檢測定位技術(shù)可明顯提高現(xiàn)場局放檢測的效率及檢測結(jié)果的可靠性;(3)在現(xiàn)場使用中,檢測設(shè)備自身的抗干擾性能還有待加