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电缆局部放电的危害、放电类型及解决方案
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电缆局部放电的危害、放电类型及解决方案

  • 分类:技术文章
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  • 来源:
  • 发布时间:2022-03-01
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电缆局部放电的危害、放电类型及解决方案

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   电缆“局部放电”是较为常见的一种电缆问题,所谓“局部放电”是指在电场作用下,绝缘中只有部分区域发生放电而并没有形成贯穿性放电通道的一种放电。产生局部放电的主要原因是电介质不均匀时,绝缘体各区域承受的电场强度不均匀,在某些区域电场强度达到击穿场强而发生放电,而其它区域仍然保持绝缘的特性。

  电缆在制造过程中若绝缘混入金属杂质、出现气孔空洞,或由于内、外半导体层不规则突起引起高压场强的不均匀,或绝缘中存在的电树等,在这些部位都有可能出现局部放电。因为空气的介电常数比绝缘材料的介电常数小,即使绝缘材料在不太高的电场作用下,气隙气泡部位的场强也会很高,当场强达到一定值后就会发生局部放电。
 

 

  局部放电的类型

  从局部放电发生的位置、放电过程和现象来看,局部放电可以分为三种类型:内部放电表面放电电晕放电。

  1) 内部放电

  造成内部局部放电的常见原因是绝缘体内部存在气隙或液体绝缘内部存在气泡。绝缘内部气隙发生放电的机理随气压和电极系统的变化而异,从放电过程而论,可分为电子碰撞电离放电和流注放电两类;在放电形式上可分为脉冲型(火花型)放电和非脉冲型(辉光型)放电两种基本形式。

  2) 表面放电

  在电气设备的高电压端,由于电场集中,沿面放电场强又比较低,往往会产生表面局部放电;绝缘体表面放电的过程及机理与绝缘内部气隙或气泡放电的过程及机理相似,不同的是放电空间一端是绝缘介质,另一端是电极。

  3) 电晕放电

  电晕放电通常发生在高压导体周围完全是气体的情况下。由于气体中的分子自由移动,放电产生的带电质点不会固定在空间某一位置上。

  以上是三种基本的局部放电形式。此外,绝缘体中存在水珠、导电杂质、电气设备内部存在悬浮电位体也会引起局部放电;液体绝缘内部也可能出现固体表面局部放电和电晕放电。
 

 

  局部放电的危害

  局部放电对绝缘结构起着一种侵蚀作用,它对绝缘的破坏机理有以下几个方面:

  ①带电粒子(电子、离子等)冲击绝缘,破坏其分子结构,如纤维碎裂,因而绝缘受到损伤;

  ②由于带电离子的撞击作用,使该绝缘出现局部温度升高,从而易引起绝缘的过热,严重时就会出现碳化;

  ③局部放电产生的臭氧及氮的氧化物会侵蚀绝缘,当遇有水分则产生硝酸,对绝缘的侵蚀更为剧烈;

  ④在局部放电时,油因电解及电极的肖特基辐射效应使油分解,加上油中原来存在些杂质,故易使纸层处凝集着因聚合作用生成的油泥(多在匝绝缘或其他绝缘的油楔处),油泥生成将使绝缘的介质损伤角增大,散热能力降低,甚至导致热击穿的可能性。局部放电的持续发展会使绝缘的劣化损伤逐步扩大,终使绝缘正常寿命缩短、短时绝缘强度降低,甚至可能使整个绝缘击穿。

  局部放电的能量很小,通常不影响电缆短期的绝缘强度,但是长期存在着局部放电,即可以缓慢损坏绝缘,日积月累,时间长了则会导致绝缘击穿,因而将会使其发生故障,若有水渗入电缆更会导致电缆无法挽救直接报废,虽然多数问题可以通过做中间接头处理,但依然是治标不治本的做法。

  电缆局部放电的根本原因是电缆质量不合格造成,这样的电缆长期使用极其容易造成事故,要避免这样的事发生,基本的做法莫过于选用有国家认证、有质量保证的国标电缆:为避免电缆出现局部放电现象,应该使用专业的局放在线监测对电缆进行监测。
 

  针对上述问题,我公司自主研发了 JC-OM400L电缆局放在线监测系统。

   JC-OM400L电缆局部放电在线监测系统采用模块化设计方案,通过安装在电缆接头接地线上的高频脉冲电流传感器,来耦合电缆本体及接头处的局部放电脉冲电流信号;耦合到的脉冲电流信号通过同轴电缆传送至前端监测采集器,对模拟信号经过放大、滤波、模数转换后变成数字信号再通过光纤传送至后台服务器。后台服务器对所有传感器的信号分别进行分类识别分析、计算,并将这些通过计算获得的放电信息数据写入到数据库中,同时在监测系统的软件上显示监测结果。

   该系统包括高频脉冲电流传感器、在线监测仪(监测采集器)、现场监控柜、高性能工业计算机(服务器)以及专家分析系统软件和控制单元等组成。

   

   J  C-OM400L电缆局部放电在线监测系统适用于 10KV 及以上电压等级的电缆局部放电在线监测。能实时监测放电量,放电相位,放电次数等基本局部放电参数;计算出各个接头及各段电缆局部放电幅值、频次;经多次采集(一般测量 50 个工频周期)后,从数据库提取数据进行谱图分析和数据报表以确定放电点相对位置,必要时给出报警。并可按照客户要求,提供有关参数的统计量。能存储测试谱图、放电趋势,从而及时发现电缆及接头的绝缘缺陷,并为评估其绝缘水平及老化程度提供判据,为电缆的检修工作提供依据。

 

主要功能参数:

项目

参数

工作电源

交流 220V;直流 24V;太阳能取电

 

通讯模式

与传感器之间采用高频电缆;与服务器之

间可以采用光纤、高频电缆、4G 无线

最小测量放电幅值

1mV(现场 10PC)

脉冲电流传感器的频率范围

100kHz-30MHz

放电脉冲的时间分辨率

10μs

相位分辨率

0.18°

定位误差

3 米

 

 

系统主要特点:

1)监测系统采用开合式传感器,结构紧凑,拆卸安装方便,不需要停电,可以很方便的对重点站、重点设备、异常设备进行长期监测。

2)监测系统采用双端定位测量法,可实现对电缆本体产生的局部放电进行实时定位, 理想条件下定位精度可达+/-3 米。

3)采用高性能 FPGA 处理器,实现 100Msps、12Bit 分辨率的高速采样、存储,每次分析可连续采样 50 个工频周期以上的数据。

4)带通滤波技术与噪声识别及剔除算法联合运用,可有效识别局放信号。

5)基于脉冲电流法(IEC60270 标准)的局部放电监测技术,可检测 10pC 以上局放信号。

6)在无法铺设光纤的情况下,可以采用 4G 网络进行数据传输,可降低光纤布线困难,降低成本。

  

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