脉冲信号发生器在10kV电缆局放检测工作中的应用

引言

局部放电检测,作为一种能够有效预测电缆线路绝缘缺陷的检测手段,逐渐成为相关运维部门开展日常维护工作的重要内容。然而,由于局部放电检测设备一般都是由电子元器件组成的,经过长时间使用,电子元器件(尤其是放大器）难免会产生偏移,导致检测数值产生偏差,当偏差大于其测试范围时,就会造成无效测试(假测试）,起不到预防绝缘故障的预期效果。因此,本文设计了一款操作方便、可靠性强的脉冲信号电缆局放检测器,来解决当前电缆局放检测工作中遇到的问题。

1现有脉冲信号发生器种类与缺陷

1.1现有脉冲信号发生器种类

现有的脉冲信号发生器主要有三大类:

第一种是地电波超声综合校验仪。在地电波超声综合校验仪中,通过信号增强放大模块实现信号的可靠增强放大,同时还能够实现信号隔离,进一步提高了校验仪的可靠性:同时,通过电感能够对仪表发出的干扰脉冲信号进行过滤,提高了校验仪的可靠性:不仅如此,通过影像监控机构,能够检测被测仪表的工作信息,从而提高了校验仪的实用性。

第二种是暂态地电波检测仪器的校验装置。包括模拟信号发生器、平板耦合器、绝缘台及屏蔽电缆,其中模拟信号发生器通过屏蔽电缆与平板耦合器连接,平板耦合器置于绝缘台上,将待测暂态地电波检测仪器的信号传感部分置于平板耦合器上。

第三种是兆赫兹超声波换能器校验装置。在对超声波传感器进行校验时,一般是通过更换不同主谐振频率的超声换能器来拟合传感器的幅频特性曲线,降低了换能器制作难度,只需通过让检测频段处于所设计换能器旁瓣的平稳段,即可得到完全符合超声波局放测试校验需求的超声波信号,完成仪器校验。

1.2现有脉冲信号发生器应用缺陷

现有脉冲信号发生器的频率成分比较单一,不能同时产生高频(1～100MHz）、地电波(500kHz～30MHz）以及超声波(20～200kHz）。同时,现有方案一般应用于试验室,在现场使用通常会遇到接线麻烦、系统庞大等问题。

2两档式模拟局放脉冲发生器设计方案

2.1两档式模拟局放脉冲信号发生器工作机理

本文所提出的两档式模拟局放脉冲发生器工作原理是由电池经DC-DC模块产生一个较高的直流电压,再经电压回路分压分档输出,继而进行极性切换以满足输出极性的需要,通过控制水银继电器的动作,配合标准电容输出模拟脉冲信号。若希望脉冲信号具有工频局放的相位特征,则可由电力系统获取一个工频相位信号并输入给同步回路,使振荡回路进行同步控制使继电器同步动作。PG回路的基本构成如图1所示。

2.2两档式模拟局放脉冲发生器结构

本文所提出的两档式模拟局放脉冲发生器,其示意图如图2所示,其中包括发生器主体、输出端口以及40dB/20dB控制输出按钮。其优点在于方便在现场快速控制输出信号大小,对局放检测设备进行快速而高效的校验。

本文所提出的两档式模拟局放脉冲发生器的控制输出按钮选用点动式按钮,即按下按钮时就会开始输出模拟信号,松开按钮就立即停止输出信号。

输出选用BNC端口,接用不同的输出阻抗,即可转换成高频脉冲电流信号、地电波电压信号和超声波脉冲信号。其中,输出的高频脉冲信号频率范围为l～l00MHz,地电波信号频率为500kHz～30MHz,超声波信号频率范围为20～200kHz,如图3所示。

3两档式模拟局放脉冲发生器检测应用

3.1高频脉冲信号输出检测

本文所提出的两档式模拟局放脉冲发生器接入高频脉冲电流输出线圈时,其原理是将输出端口正负极短接,并形成高频电流回路。局放传感器HFCT安装在输出线圈上,就能检测到来自模拟局放脉冲发生器产生的信号。通过改变输出信号幅值大小,便能对现场局放测试设备进行校验。

3.2地电波信号输出检测

本文所提出的两档式模拟局放脉冲发生器接入地电波信号阻抗器时,其原理是将输出端口的高频脉冲信号经过低通滤波及检波回路并在大小为40cmxl5cm的金属平板上转换成地电波信号。地电波局放传感器TEV紧贴在金属平板上,就能检测到来自模拟局放脉冲发生器产生的信号。通过改变输出信号幅值大小,便能对现场局放测试设备进行校验。

3.3超声波信号输出检测

本文所提出的两档式模拟局放脉冲发生器接入超声波转换发射器时,其原理是将输出端口的高频脉冲信号经过带通滤波、放大检波回路和声发射器上转换成超声波信号。超声波局放传感器AE紧贴在金属平板上,就能检测到来自模拟局放脉冲发生器产生的信号。改变输出信号幅值大小,便能对现场局放测试设备进行校验。

4结语

随着国内电力系统建设的飞速发展,无论是超高压电缆还是中高压配网电缆线路的敷设范围和数量都在呈指数增长速度发展。电缆设计和敷设过程中,难免会留下绝缘缺陷,经过长年累月的带电运行,这些电缆线路就会逐渐发生一系列的绝缘击穿事故,导致停电事故,严重影响着人们的正常生产、生活。因此,加强对局部放电检测技术的研究对确保相关运维部门日常维护工作顺利开展具有积极的作用。