韓昆鵬，黃小芳

（遠(yuǎn)程電纜股份有限公司，江蘇 宜興 214251）

0 引 言

110 kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜在高電場(chǎng)作用下，由于絕緣介質(zhì)不均勻、存在氣隙或雜質(zhì)、界面不均勻等會(huì)產(chǎn)生局部放電。準(zhǔn)確測(cè)量110 kV交聯(lián)電纜絕緣局部放電量，是評(píng)定絕緣品質(zhì)的重要手段。110 kV電纜局放測(cè)試從外部隔離電源輸入屏蔽室局放測(cè)試系統(tǒng)至測(cè)試終端顯示局放測(cè)試指標(biāo)，整個(gè)系統(tǒng)極易受外部各種電磁脈沖信號(hào)干擾。不對(duì)測(cè)試系統(tǒng)外界干擾信號(hào)加以屏蔽處理，不僅影響測(cè)試結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確性，而且嚴(yán)重時(shí)強(qiáng)脈沖信號(hào)會(huì)損壞測(cè)試設(shè)備，傷害測(cè)試人員。因此，110 kV電纜局放測(cè)試系統(tǒng)均需具備良好的屏蔽和接地措施，以降低來(lái)自測(cè)量系統(tǒng)外部的輻射干擾和電源系統(tǒng)干擾，提高測(cè)試安全可靠性。根據(jù)電纜行業(yè)具體局放測(cè)試裝備特點(diǎn)，本文就110 kV交聯(lián)電纜典型局放測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其屏蔽室電磁屏蔽方案進(jìn)行探析。

1 局放測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 基本結(jié)構(gòu)

110 kV高壓電纜局放測(cè)試系統(tǒng)以典型串聯(lián)諧振局放試驗(yàn)系統(tǒng)為例，試驗(yàn)系統(tǒng)由串聯(lián)諧振試驗(yàn)系統(tǒng)、高壓濾波器（PD≤2 pC）、高壓耦合電容（PD≤2 pC）、低壓校準(zhǔn)注入電容、雙脈沖校準(zhǔn)器（校準(zhǔn)范圍：5～100 pC）、局放測(cè)試儀及電纜試驗(yàn)終端等部分組成[1]。局放測(cè)試系統(tǒng)靈敏度≤2 pC。

1.2 串聯(lián)諧振

諧振是通過(guò)調(diào)整測(cè)試回路自振頻率與輸入電源頻率一致，使輸出諧波幅值增大至滿足輸出要求的過(guò)程。串聯(lián)諧振用于滿足高電壓輸出要求，并聯(lián)諧振用于滿足大電流輸出要求。110 kV電纜局放系統(tǒng)諧振串聯(lián)、并聯(lián)可調(diào)。110 kV電纜試驗(yàn)所需電源容量大，采用串聯(lián)諧振可以通過(guò)輸入較低電壓激勵(lì)產(chǎn)生電纜測(cè)試所需的高電壓，有效減小輸入電源容量。但是，諧振電源在開(kāi)放環(huán)境中極易受到外界電磁信號(hào)的干擾，周邊機(jī)器設(shè)備啟停、電源開(kāi)關(guān)起合、電源電壓電流波動(dòng)[2]都會(huì)影響諧振系統(tǒng)工作諧波信號(hào)穩(wěn)定。

1.3 系統(tǒng)調(diào)諧

串聯(lián)諧振系統(tǒng)經(jīng)調(diào)壓變壓器、勵(lì)磁變與高壓電抗器連接，輸入電壓經(jīng)調(diào)壓變壓器連續(xù)可調(diào)。調(diào)整勵(lì)磁變與電抗器工作頻率一致。高壓電抗器采用兩個(gè)U形低磁通密度鐵芯磁鐵，氣隙分割，電抗器磁鐵分割間隙環(huán)繞高壓繞組。U形磁鐵氣隙間隔通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)連續(xù)可調(diào)。通過(guò)調(diào)整U形磁鐵間隙，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的精準(zhǔn)調(diào)諧。

1.4 干擾抑制

電纜局放測(cè)試系統(tǒng)配備低壓和高壓濾波器，以抑制測(cè)試回路信號(hào)干擾。在串聯(lián)諧振系統(tǒng)調(diào)壓器和勵(lì)磁變之間接入低壓濾波器，用于衰減電源輸入端產(chǎn)生的信號(hào)干擾。高壓濾波器與耦合電容連接，衰減來(lái)自高壓電抗器端的信號(hào)干擾。局放測(cè)試系統(tǒng)裝置置于密閉的金屬屏蔽室內(nèi)，局放測(cè)試系統(tǒng)輸入電源采用隔離變壓器并經(jīng)濾波器接入，以衰減和消除外界電磁信號(hào)干擾。

1.5 系統(tǒng)校準(zhǔn)

局放系統(tǒng)采用低壓校準(zhǔn)注入電容校準(zhǔn)注入高壓測(cè)試系統(tǒng)的局放脈沖。雙脈沖校準(zhǔn)器用于校準(zhǔn)局放測(cè)試系統(tǒng)回路特性。局放測(cè)試儀引用校準(zhǔn)器保證測(cè)試讀值和輸出準(zhǔn)確。

1.6 局放測(cè)量

測(cè)量系統(tǒng)由局放測(cè)試儀、校準(zhǔn)系統(tǒng)、放大器系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成[2]，如圖1所示。電纜局放脈沖信號(hào)經(jīng)濾波器過(guò)濾采用特定頻帶耦合匹配采集，采集數(shù)據(jù)經(jīng)放大器系統(tǒng)放大信號(hào)輸出至數(shù)據(jù)處理終端處理。局放測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量記錄電纜局放脈沖和試驗(yàn)電壓連續(xù)數(shù)值，提供屏幕顯示局放峰值、試驗(yàn)電壓、局放與相位關(guān)系等，通過(guò)數(shù)據(jù)終端顯示測(cè)試結(jié)果，如圖2所示。

圖1 電纜局放測(cè)量

圖2 局放測(cè)試數(shù)據(jù)顯示

2 局放系統(tǒng)屏蔽室

2.1 局放系統(tǒng)采用全屏蔽室屏蔽

局放系統(tǒng)屏蔽室采用全密封屏蔽結(jié)構(gòu)，屏蔽室與周邊建筑電氣隔離。與屏蔽室連接的電磁信號(hào)采用濾波處理消除背景噪音。

2.2 全屏蔽室結(jié)構(gòu)

局放系統(tǒng)屏蔽室采用全密封金屬結(jié)構(gòu)。屏蔽室宜獨(dú)立于建筑廠房或與建筑廠房采用絕緣連接。在可能的情況下，屏蔽室應(yīng)遠(yuǎn)離變配電設(shè)施和車(chē)間生產(chǎn)設(shè)備。屏蔽室墻體和屋頂采用金屬板材焊接拼裝。金屬板材選用主要考慮屏蔽效果和經(jīng)濟(jì)適用性[3]。鋼材具有高磁導(dǎo)率，強(qiáng)度高，機(jī)械加工性好，在屏蔽室建設(shè)中應(yīng)用廣泛。通常采用波形鍍鋅鋼板，鋼板連接縫填裝導(dǎo)電襯墊，鋼板縫隙焊接采用滿焊，防止漏焊和焊包焊瘤。屏蔽門(mén)采用電動(dòng)氣密或手動(dòng)屏蔽門(mén)，屏蔽門(mén)均采用鎖緊裝置，當(dāng)屏蔽門(mén)關(guān)閉時(shí)能與門(mén)框密合。地面屏蔽采用鋼板焊接而成。通風(fēng)窗采用波導(dǎo)窗（波導(dǎo)屏蔽風(fēng)口）。所有電磁信號(hào)（電源、電話、空調(diào)等）加裝濾波器，輸入信號(hào)濾波器安裝在屏蔽墻體外側(cè)，與屏蔽墻體安裝時(shí)加裝導(dǎo)電襯層。屏蔽體獨(dú)立結(jié)構(gòu)與建筑廠房采用絕緣拉結(jié)或吊掛。

接地系統(tǒng)可采用單根或多根銅質(zhì)或銅包鋼質(zhì)金屬棒垂直插入地下或采用銅排網(wǎng)結(jié)構(gòu)。金屬棒或銅排采用銅帶連接，單點(diǎn)接地，滿足接地電阻＜0.5 Ω[3]。銅帶與金屬棒連接采用熱熔焊，可以有效降低接觸電阻。接地點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離屏蔽室門(mén)窗開(kāi)口位置。接地金屬棒引出端加裝塑料絕緣套管，抑制地電流干擾。屏蔽室地面屏蔽鋼板下方鋪設(shè)有絕緣地坪，地坪絕緣采用高強(qiáng)度PP板焊接而成，地坪絕緣電阻＞1 000 MΩ[3]。電源線防止相互干擾，穿鋼管敷設(shè)。給排水管道系統(tǒng)均采用波導(dǎo)管屏蔽處理?？刂剖?面全屏蔽，地面采用全鋼抗靜電架空活動(dòng)地板，設(shè)置屏蔽觀察室。視窗采用雙層鋼化玻璃夾屏蔽網(wǎng)。

2.3 屏蔽效果測(cè)試

屏蔽室屏蔽效果評(píng)測(cè)是在屏蔽室外放置信號(hào)源發(fā)射電磁脈沖信號(hào)，通過(guò)測(cè)量比較屏蔽室內(nèi)部接收到的脈沖信號(hào)衰減給出結(jié)果。通過(guò)調(diào)整信號(hào)源頻率，模擬不同頻段電磁干擾。測(cè)試信號(hào)源發(fā)射和接收應(yīng)在屏蔽室的不同方向和不同位置分別測(cè)試，以驗(yàn)證屏蔽室的各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工均滿足屏蔽要求。在屏蔽室墻體的垂直方向和屋頂應(yīng)分別設(shè)置測(cè)試點(diǎn)，尤其是應(yīng)重點(diǎn)檢測(cè)門(mén)窗、管道等易造成電磁泄漏的開(kāi)口位置。

2.4 屏蔽效果維護(hù)

屏蔽室在長(zhǎng)期使用過(guò)程中應(yīng)妥善維護(hù)，防止因屏蔽墻體脫焊開(kāi)裂、波導(dǎo)窗波導(dǎo)管連接松動(dòng)或脫落、門(mén)窗關(guān)閉不嚴(yán)、屏蔽室進(jìn)潮地坪隔離絕緣電阻下降以及接地電阻上升等各種原因[4]，造成屏蔽效果下降。

3 結(jié) 論

局放檢測(cè)是每一盤(pán)110 kV交聯(lián)電纜出廠的例行檢驗(yàn)項(xiàng)目，要保證局放測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確，除了測(cè)試系統(tǒng)本體的抗干擾和校準(zhǔn)措施，還需使局放測(cè)試屏蔽室的屏蔽效果滿足測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。