（廈門(mén)ABB開(kāi)關(guān)有限公司，福建 廈門(mén) 361000）

淡論小電容量電工產(chǎn)品在無(wú)屏蔽室條件下的局部放電測(cè)量

孔令康

（廈門(mén)ABB開(kāi)關(guān)有限公司，福建 廈門(mén) 361000）

局部放電測(cè)量是檢測(cè)固體絕緣中存在氣泡和裂紋等缺陷最有效的手段，局部放電又是個(gè)弱電現(xiàn)象，在沒(méi)有屏蔽室條件下進(jìn)行局部放電試驗(yàn)極易受各種干擾的影響。本文詳細(xì)探討了小電容的電工設(shè)備（比如：充氣式中壓開(kāi)關(guān)柜 GIS）在車(chē)間內(nèi)無(wú)屏蔽室條件下的局部放電測(cè)量的試驗(yàn)方法，這為廠家既可以順利進(jìn)行局放試驗(yàn)，又可節(jié)約屏蔽室建設(shè)成本。希望該方法為同行提供可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

局部放電測(cè)量；屏蔽室；干擾；試驗(yàn)設(shè)備

1 概述

局部放電分為電測(cè)量法和非電測(cè)量法兩大類(lèi)。電測(cè)法中有脈沖電流法、無(wú)線(xiàn)電干擾法等，非電測(cè)量法中有肉眼或光學(xué)檢測(cè)、聲學(xué)檢測(cè)及化學(xué)檢測(cè)等。其中脈沖電流法是工廠試驗(yàn)室和客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量局部放電時(shí)最普遍采用的一種方法，也是IEC和國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中推薦的定量且靈敏度高的測(cè)量方法。由于脈沖電流法常因騷擾引起的干擾而導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確，所以須采取措施消除或抑制干擾，才能確保脈沖電流法測(cè)量局部放電量的正確性和可靠性。這些干擾分別來(lái)自電源網(wǎng)絡(luò)、接地及空間等方面，在實(shí)踐工作中，對(duì)于小電容量試品局部放電測(cè)量試驗(yàn)，如果采取濾波、接地及相關(guān)屏蔽等措施，在無(wú)屏蔽室條件下也可以使視在電荷的測(cè)量限值達(dá)到約2pC，即背景噪聲水平小于2pC。下面筆者就這些內(nèi)容逐一探討。

2 電源濾波方面的措施

2.1 電源濾波器

在高壓試驗(yàn)變壓器的原邊設(shè)置低通濾波器，以擬制試驗(yàn)供電網(wǎng)絡(luò)中干擾，提高局放測(cè)試的靈敏度及降低背景噪聲。低通濾波器的截至頻率為15kHz，并設(shè)計(jì)成能擬制來(lái)自相線(xiàn)（380V）中的干擾，設(shè)計(jì)成∏型濾波器。如圖1所示

圖1 電源濾波器設(shè)計(jì)圖

圖2 并聯(lián)單點(diǎn)接點(diǎn)示意圖

圖中:

a.L1=L2=L3=L4

b.C1=C2

c.L、C可根據(jù)產(chǎn)品性能要求，確定其參數(shù)。

d.衰減特性:

15kHz～100kHz≥60dB 100kHz～1MHz≥80dB

2.2 雙屏蔽靜電隔離變壓器

隔離變壓器在試驗(yàn)系統(tǒng)中用于傳輸電源能量，在濾波器的前面設(shè)置屏蔽式隔

離變壓器，目的為了抑制來(lái)自電源供電網(wǎng)絡(luò)的干擾信號(hào)，并達(dá)到將供電電源與試

驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行電隔離，提高局部放電測(cè)試的靈敏度及降低背景噪聲等作用，其衰減特性需15kHz～1MHz≥15dB。

3 接地方面的措施

根據(jù)局部放電測(cè)量的要求，試驗(yàn)系統(tǒng)的接地電阻越小，局部放電測(cè)量時(shí)受到的干擾就會(huì)越??；局部放電試驗(yàn)中易受到其他地信號(hào)的侵入，從而影響了局部放電測(cè)量的準(zhǔn)確性。因此局部放電測(cè)量系統(tǒng)的接地電阻須小于0.5歐姆，要求獨(dú)立并且不與其他的接地系統(tǒng)存在電氣連接。為了局部放電測(cè)量不受外界的影響，不僅要考慮接地網(wǎng)的材質(zhì)和制作等，還需要考慮局放試驗(yàn)系統(tǒng)的供電方式、試驗(yàn)設(shè)備接地的方式、試驗(yàn)圍欄的制作及接地等。

經(jīng)查詢(xún)廈門(mén)地質(zhì)的相關(guān)資料后得知，我公司車(chē)間建筑下面的地質(zhì)情況復(fù)雜，土壤是回填土，大部分是碎石或礫石等，再往下是花崗巖，不存在有效水源，因此土壤的電阻率很大，因此為了使試驗(yàn)區(qū)的接地電阻達(dá)到小于0.5歐姆要求，接地網(wǎng)需要采用立體接地網(wǎng)式方案，其位于車(chē)間地平面1.2米以下，垂直接地網(wǎng)須與水平接地網(wǎng)可靠有效焊接，同時(shí)可考慮由一根接地體引出車(chē)間地平面，以方便試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的設(shè)備及圍欄等接地使用。垂直接地網(wǎng)的材質(zhì)采用圓柱體紫銅，直徑為40mm，垂直接地體長(zhǎng)度為11米，共12根，其間距為5.5米。水平接地網(wǎng)的材質(zhì)也采用紫銅，形狀為30mm×5mm的銅排。在接地網(wǎng)施工過(guò)程中，須采用高質(zhì)降阻劑澆灌在每根接地體周?chē)?，以確保接地體充分與土壤或碎石接觸，增大接地體與其周?chē)寥赖慕佑|面積，改善接地體周?chē)寥赖碾娮杪?，從而達(dá)到有效降低接地電阻目的。

每個(gè)接頭須用聯(lián)結(jié)銷(xiāo)鎖緊，然后加熱高溫銅焊，要確保每次焊接可靠，不允許虛焊或脫焊。

需要說(shuō)明的是，立體式接地網(wǎng)的施工采用有資質(zhì)機(jī)械化專(zhuān)業(yè)施工公司，這樣可提高施工效率，減少施工時(shí)間。

局部放電測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)的試驗(yàn)設(shè)備的接地連接必須采用并聯(lián)單點(diǎn)接地方式。由于接地是控制電磁干擾的基本方法，單點(diǎn)接地是消除地網(wǎng)干擾最有效的方法。信號(hào)接地分為單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地兩種，單點(diǎn)接地又分為串聯(lián)單點(diǎn)接地和并聯(lián)單點(diǎn)接地，并聯(lián)單點(diǎn)接地如圖（如圖2所示），各點(diǎn)電位如式（如式1所示）:

圖2中各路電流互不干擾，故各接地點(diǎn)的電位也不受其它接地點(diǎn)的影響。由于并聯(lián)單點(diǎn)法的各接地線(xiàn)的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，在高頻時(shí)表現(xiàn)為電感，使其高頻阻抗升高，故采用并聯(lián)單點(diǎn)接地時(shí)，接地線(xiàn)必須盡可能短，使高頻阻抗減到最小。使地電阻產(chǎn)生的干擾降低到最低水平。為了使高頻阻抗最小，系統(tǒng)中采用200mm（寬）×0.5mm（厚）的銅箔作為設(shè)備與系統(tǒng)接地點(diǎn)的連接材料。

圖3 IT 系統(tǒng)示意圖

圖4 圍欄效果圖

為了使局部放電測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)的接地有效獨(dú)立，需考慮設(shè)備供電系統(tǒng)的接地網(wǎng)與局部放電測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)的接地網(wǎng)有效隔離，所以局部放電測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)采用TT供電方式（如圖3所示）。試驗(yàn)區(qū)供電電源直接接入380V，若需要220V電源，可用380V/220V的隔離變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)，車(chē)間配電網(wǎng)的N線(xiàn)及工作接地線(xiàn)不能接入試驗(yàn)區(qū)，所有試驗(yàn)設(shè)備的外殼必須可靠連接在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)獨(dú)立的立體式接地網(wǎng)的單一接地點(diǎn)上。這樣做的目的是為了防止外界的干擾信號(hào)通過(guò)大地侵入到局部放電測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)，以免干擾局部放電測(cè)量的正確度及靈敏度。

為了確保試驗(yàn)安全及有效減少外界干擾，建立具有良好導(dǎo)電性能的圍欄是必要的，且其須有效連接在試驗(yàn)區(qū)獨(dú)立的接地網(wǎng)上，避免與外界的導(dǎo)電性物體接觸。試驗(yàn)圍欄材料可由鋁型材及鍍鋅的鐵絲網(wǎng)結(jié)合而成，須配置安全門(mén)、聯(lián)鎖位置開(kāi)關(guān)及安全警示燈。如圖4所示。

4 試驗(yàn)設(shè)備方面的措施

試驗(yàn)設(shè)備性能方面除了能滿(mǎn)足試驗(yàn)的基本要求外，還須考慮其局部放電量。試驗(yàn)系統(tǒng)中所有設(shè)備的局部放電量在額定電壓下要小于2pC，局部放電測(cè)量?jī)x器須具備良好且有效的抗干擾性能，可考慮選用保定天威新域科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的數(shù)字局部放電測(cè)量?jī)x器，因?yàn)槠湫詢(xún)r(jià)比很高，有良好的售后服務(wù)保障。

試驗(yàn)設(shè)備的回路連接也是要綜合考慮的，既要考慮試驗(yàn)的基本要求，又要考慮設(shè)備連接后對(duì)局部放電背景放電水平的影響。一般按照試驗(yàn)供電電源先進(jìn)入雙屏蔽靜電隔離變壓器，接調(diào)壓器，再接入電源濾波器及試驗(yàn)變壓器。若有其他試驗(yàn)設(shè)備可酌情考慮其連接位置。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，結(jié)合我司實(shí)際使用情況來(lái)看，只要在試驗(yàn)電源、接地及試驗(yàn)設(shè)備等方面采取有效措施，就可以在無(wú)屏蔽室條件下進(jìn)行產(chǎn)品的局部放電測(cè)量試驗(yàn)，并且試驗(yàn)系統(tǒng)的背景局放量水平可小于2pC，可以滿(mǎn)足40.5kV以下的小電容量電工產(chǎn)品的局部放電測(cè)量的需要，可以節(jié)約幾十萬(wàn)元高壓局放測(cè)量試驗(yàn)室的建設(shè)投資費(fèi)用。此實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)于很多生產(chǎn)小電容量的電工產(chǎn)品的廠家來(lái)說(shuō)極具有使用價(jià)值及經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此值得推廣使用。

[1]局部放電屏蔽試驗(yàn)室性能的測(cè)量方法研究[J].電線(xiàn)電纜，1990（02）.

TM85 < class="emphasis_bold"> 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

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