脈沖信號發(fā)生器在10kV電纜局放檢測工作中的應(yīng)用

引言

局部放電檢測,作為一種能夠有效預(yù)測電纜線路絕緣缺陷的檢測手段,逐漸成為相關(guān)運(yùn)維部門開展日常維護(hù)工作的重要內(nèi)容。然而,由于局部放電檢測設(shè)備一般都是由電子元器件組成的,經(jīng)過長時(shí)間使用,電子元器件(尤其是放大器）難免會產(chǎn)生偏移,導(dǎo)致檢測數(shù)值產(chǎn)生偏差,當(dāng)偏差大于其測試范圍時(shí),就會造成無效測試(假測試）,起不到預(yù)防絕緣故障的預(yù)期效果。因此,本文設(shè)計(jì)了一款操作方便、可靠性強(qiáng)的脈沖信號電纜局放檢測器,來解決當(dāng)前電纜局放檢測工作中遇到的問題。

1現(xiàn)有脈沖信號發(fā)生器種類與缺陷

1.1現(xiàn)有脈沖信號發(fā)生器種類

現(xiàn)有的脈沖信號發(fā)生器主要有三大類:

第一種是地電波超聲綜合校驗(yàn)儀。在地電波超聲綜合校驗(yàn)儀中,通過信號增強(qiáng)放大模塊實(shí)現(xiàn)信號的可靠增強(qiáng)放大,同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)信號隔離,進(jìn)一步提高了校驗(yàn)儀的可靠性:同時(shí),通過電感能夠?qū)x表發(fā)出的干擾脈沖信號進(jìn)行過濾,提高了校驗(yàn)儀的可靠性:不僅如此,通過影像監(jiān)控機(jī)構(gòu),能夠檢測被測儀表的工作信息,從而提高了校驗(yàn)儀的實(shí)用性。

第二種是暫態(tài)地電波檢測儀器的校驗(yàn)裝置。包括模擬信號發(fā)生器、平板耦合器、絕緣臺及屏蔽電纜,其中模擬信號發(fā)生器通過屏蔽電纜與平板耦合器連接,平板耦合器置于絕緣臺上,將待測暫態(tài)地電波檢測儀器的信號傳感部分置于平板耦合器上。

第三種是兆赫茲超聲波換能器校驗(yàn)裝置。在對超聲波傳感器進(jìn)行校驗(yàn)時(shí),一般是通過更換不同主諧振頻率的超聲換能器來擬合傳感器的幅頻特性曲線,降低了換能器制作難度,只需通過讓檢測頻段處于所設(shè)計(jì)換能器旁瓣的平穩(wěn)段,即可得到完全符合超聲波局放測試校驗(yàn)需求的超聲波信號,完成儀器校驗(yàn)。

1.2現(xiàn)有脈沖信號發(fā)生器應(yīng)用缺陷

現(xiàn)有脈沖信號發(fā)生器的頻率成分比較單一,不能同時(shí)產(chǎn)生高頻(1～100MHz）、地電波(500kHz～30MHz）以及超聲波(20～200kHz）。同時(shí),現(xiàn)有方案一般應(yīng)用于試驗(yàn)室,在現(xiàn)場使用通常會遇到接線麻煩、系統(tǒng)龐大等問題。

2兩檔式模擬局放脈沖發(fā)生器設(shè)計(jì)方案

2.1兩檔式模擬局放脈沖信號發(fā)生器工作機(jī)理

本文所提出的兩檔式模擬局放脈沖發(fā)生器工作原理是由電池經(jīng)DC-DC模塊產(chǎn)生一個(gè)較高的直流電壓,再經(jīng)電壓回路分壓分檔輸出,繼而進(jìn)行極性切換以滿足輸出極性的需要,通過控制水銀繼電器的動作,配合標(biāo)準(zhǔn)電容輸出模擬脈沖信號。若希望脈沖信號具有工頻局放的相位特征,則可由電力系統(tǒng)獲取一個(gè)工頻相位信號并輸入給同步回路,使振蕩回路進(jìn)行同步控制使繼電器同步動作。PG回路的基本構(gòu)成如圖1所示。

2.2兩檔式模擬局放脈沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)

本文所提出的兩檔式模擬局放脈沖發(fā)生器,其示意圖如圖2所示,其中包括發(fā)生器主體、輸出端口以及40dB/20dB控制輸出按鈕。其優(yōu)點(diǎn)在于方便在現(xiàn)場快速控制輸出信號大小,對局放檢測設(shè)備進(jìn)行快速而高效的校驗(yàn)。

本文所提出的兩檔式模擬局放脈沖發(fā)生器的控制輸出按鈕選用點(diǎn)動式按鈕,即按下按鈕時(shí)就會開始輸出模擬信號,松開按鈕就立即停止輸出信號。

輸出選用BNC端口,接用不同的輸出阻抗,即可轉(zhuǎn)換成高頻脈沖電流信號、地電波電壓信號和超聲波脈沖信號。其中,輸出的高頻脈沖信號頻率范圍為l～l00MHz,地電波信號頻率為500kHz～30MHz,超聲波信號頻率范圍為20～200kHz,如圖3所示。

3兩檔式模擬局放脈沖發(fā)生器檢測應(yīng)用

3.1高頻脈沖信號輸出檢測

本文所提出的兩檔式模擬局放脈沖發(fā)生器接入高頻脈沖電流輸出線圈時(shí),其原理是將輸出端口正負(fù)極短接,并形成高頻電流回路。局放傳感器HFCT安裝在輸出線圈上,就能檢測到來自模擬局放脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號。通過改變輸出信號幅值大小,便能對現(xiàn)場局放測試設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)。

3.2地電波信號輸出檢測

本文所提出的兩檔式模擬局放脈沖發(fā)生器接入地電波信號阻抗器時(shí),其原理是將輸出端口的高頻脈沖信號經(jīng)過低通濾波及檢波回路并在大小為40cmxl5cm的金屬平板上轉(zhuǎn)換成地電波信號。地電波局放傳感器TEV緊貼在金屬平板上,就能檢測到來自模擬局放脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號。通過改變輸出信號幅值大小,便能對現(xiàn)場局放測試設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)。

3.3超聲波信號輸出檢測

本文所提出的兩檔式模擬局放脈沖發(fā)生器接入超聲波轉(zhuǎn)換發(fā)射器時(shí),其原理是將輸出端口的高頻脈沖信號經(jīng)過帶通濾波、放大檢波回路和聲發(fā)射器上轉(zhuǎn)換成超聲波信號。超聲波局放傳感器AE緊貼在金屬平板上,就能檢測到來自模擬局放脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號。改變輸出信號幅值大小,便能對現(xiàn)場局放測試設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)。

4結(jié)語

隨著國內(nèi)電力系統(tǒng)建設(shè)的飛速發(fā)展,無論是超高壓電纜還是中高壓配網(wǎng)電纜線路的敷設(shè)范圍和數(shù)量都在呈指數(shù)增長速度發(fā)展。電纜設(shè)計(jì)和敷設(shè)過程中,難免會留下絕緣缺陷,經(jīng)過長年累月的帶電運(yùn)行,這些電纜線路就會逐漸發(fā)生一系列的絕緣擊穿事故,導(dǎo)致停電事故,嚴(yán)重影響著人們的正常生產(chǎn)、生活。因此,加強(qiáng)對局部放電檢測技術(shù)的研究對確保相關(guān)運(yùn)維部門日常維護(hù)工作順利開展具有積極的作用。