王鑫鐸

摘要：高壓電機在極易發(fā)生燃燒以及爆炸等危險的環(huán)境中開展工作，對在線的某一部分放電實施監(jiān)測會很困難，所以，對這種高壓電力裝置的某一部分放電在線監(jiān)測，展開了理論與試驗方面的探究。

關(guān)鍵詞：高壓防爆;電機局部放電;在線監(jiān)測;技術(shù)

引言

局部放電（簡稱局放，partialdischarge，PD）是造成電力設(shè)備絕緣裂化的一個重要因素。作為判斷設(shè)備絕緣裂化程度及其變化趨勢的一個重要手段，電力設(shè)備局放在線檢測越來越被廣大的設(shè)備用戶及電力運營商所重視。高壓旋轉(zhuǎn)電機的局放檢測開始于19世紀(jì)50年代，是離線檢測方式，檢測時需外加高壓電源，所用傳感器為高壓耦合電容（highvoltagecouplercapacitor，HVCC）或Rokowski線圈。電機局放在線檢測是國內(nèi)外近十幾年發(fā)展起來的新技術(shù)，其檢測方法主要有使用高頻電流互感器（highfre-quencycurrenttransformer，HFCT）或射頻傳感器（radiofrequencycurrenttransformer，RFCT）的射頻電流法，使用HVCC為傳感器的電容耦合法，槽傳感器法（statorslotcoupler，SSC），以及近期由S.Savin等人提出的高頻磁場偶合法（highfrequencymagneticfieldcoupling，HFMFC）。后兩種方法需要定子槽中有傳感器，對沒有預(yù)埋傳感器的電機不能使用。在信號采集與處理方面，與高壓電機和其它高壓設(shè)備局放在線檢測一樣，主要集中在抗擾及信號去噪技術(shù)方面的研究及開發(fā)，近些年也取得了很大進展，使局放在線檢測準(zhǔn)確性有了實質(zhì)性的提高。

1開關(guān)柜主要缺陷及放電類型

開關(guān)柜主要的故障類型有機構(gòu)等機械原因引起的拒動故障、開斷與關(guān)合故障、二次控制回路原因引起的誤動故障、接觸不良或插件偏心原因引起的載流故障、制造設(shè)計缺陷或爬電閃絡(luò)等引起的絕緣故障以及外力或其他故障。局部放電現(xiàn)象是指在開關(guān)柜絕緣系統(tǒng)中，由于電場強度差異造成開關(guān)柜電某一區(qū)域電場強度達到擊穿場強時，該區(qū)域發(fā)生放電現(xiàn)象，同時在放電過程中，施加電壓的兩個導(dǎo)體沒有貫穿整個放電過程，也就是說放電現(xiàn)象并未擊穿開關(guān)柜絕緣系統(tǒng)，就被稱為局部放電現(xiàn)象。局部放電的類型和產(chǎn)生原因具有多樣性，常見的類型和主要產(chǎn)生原因有：①尖端放電。金屬部件加工的毛刺，殼體內(nèi)部的金屬異物。②懸浮放電。主要包括松動部件的懸浮電位放電，非移動金屬顆粒和設(shè)備部件之間的放電。③內(nèi)部放電。絕緣件內(nèi)部空隙、異物和裂縫等。④沿面放電。絕緣件表面污穢、受潮和凝露引起的放電等。

2高壓防爆電機局部放電在線監(jiān)測技術(shù)

2.1干擾信號的抑制

高壓電氣設(shè)備發(fā)生局部放電時，往往伴隨有噪聲干擾，加之一些其他不確定因素，很容易對在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測效果產(chǎn)生影響。所以，在局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)對高壓設(shè)備運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測時，為防止干擾信號和噪聲對監(jiān)測效果產(chǎn)生影響，就需要采取必要的干擾信號與噪聲抑制措施。一般情況下，高壓設(shè)備局部放電干擾信號的來源主要有變頻設(shè)備、逆變設(shè)備、整流設(shè)備，整個電網(wǎng)中的全部變壓器，較大型單相電力電子裝置，高新技術(shù)中的元器件等。這些設(shè)備、裝置和元器件在高壓設(shè)備實際運行過程中都有可能發(fā)生局部放電，產(chǎn)生諧波電壓電流等干擾信號，進而對傳感器與線路工作性能產(chǎn)生干擾，加快電氣設(shè)備絕緣層老化，增加電力設(shè)備損耗，降低設(shè)備運行效率，縮短設(shè)備使用壽命。除了諧波電流這一干擾信號外，還有電磁輻射干擾、電源干擾等一些其他類型的干擾信號。要想有效防止干擾信號對高壓設(shè)備強電局部放電在線監(jiān)測的干擾，首先就需要對干擾信號的類型進行區(qū)別，然后在此基礎(chǔ)上制定有針對性的抑制措施。目前，較為有效的一種抑制方法就是提高試驗人員對局部放電干擾信號波形及其之間的區(qū)別能力，并相對全面準(zhǔn)確的掌握高壓設(shè)備局部放電的特征與電壓電流和時間規(guī)律等有關(guān)內(nèi)容，尤其是局部放電的電壓相位特征和電氣設(shè)備局部放電效應(yīng)。局部放電電壓相位特征是指造成高壓設(shè)備局部放電電荷的趨向性。通常而言，許多高壓設(shè)備絕緣層發(fā)生局部放電時，放電電壓的相位與零位都具有一定的特征，而許多局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)就是利用這一特征來實現(xiàn)對高壓設(shè)備局部放電位置的監(jiān)測與定位。

2.2局部放電波形辨識

100kHz～20MHz頻段的傳感器對傳輸一定距離后的局放脈沖有較高的靈敏度，但這一頻段也正是IEC61566定義的無線電通訊及某些電磁試驗設(shè)備的工作頻率，這些設(shè)備工作時發(fā)出的電磁波會以某種方式耦合到電動機供電電纜的屏蔽層甚至芯線上產(chǎn)生感應(yīng)脈沖電流，該感應(yīng)電流沿電纜傳播，對局放信號產(chǎn)生很大的干擾。因此，遠距離局放檢測必須要有較強的信號去噪及辨識能力。常用的去噪技術(shù)在這方面可以發(fā)揮一定作用，但具體工程算法上要注意在每個工作段內(nèi)的響應(yīng)頻率范圍。波形辨識是指根據(jù)測得波形的形狀、位置及對稱性等參數(shù)來判斷其是否為局放脈沖。這些參數(shù)是局放信號區(qū)別于干擾信號的重要特征。遠距離局放檢測技術(shù)中根據(jù)波形來判斷局放信號非常復(fù)雜。由于電纜對局放脈沖的衰減作用，常使得測量點處局放脈沖的上升沿變得很緩，脈寬拉長，這使得按常用的依據(jù)典型脈沖上升沿、下降沿及脈寬三要素來判定局放做法變得不準(zhǔn)確。很明顯，兩個波形上升沿及脈寬有很大的差別。而且不同長度段上的局放波形參數(shù)均不相同，因而根據(jù)形狀判斷局放非常難度。目前有研究者試圖建立不同長度段上的局放標(biāo)準(zhǔn)波形庫，但不同結(jié)構(gòu)及不同絕緣方式的電纜對同一局放脈沖在同樣長度段上的衰減都不盡相同，通過理論方法計算的準(zhǔn)確性及應(yīng)用的可行性均很有限。

2.3超高頻（UHF）檢測法

超高頻檢測法通過超高頻天線傳感器接收超高頻電磁波信號，通過開關(guān)柜超高頻電磁波信號對局部放電進行檢測和識別，作為非接觸式檢測方法，超高頻檢測法具有靈敏度高、抗干擾能力強等諸多優(yōu)勢。

結(jié)語

（1）某一部分放電脈沖產(chǎn)生的電流，順著電機進行供電的電纜進行船舶的過程中，必然會出現(xiàn)衰減的問題，而其最終的程度大小，是由電纜的長度還有它的型號進行決定的。對于衰減的指數(shù)，能夠經(jīng)過開展實驗的方法，對其實施最后標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值的確定。（2）長距離對某一部分放電進行測量的這個實驗，對它的長度大小發(fā)揮決定性作用的，是電纜部分的構(gòu)造，另外就是電纜自身進行絕緣的方法，在大多數(shù)情況下，衰減的指數(shù)在最后標(biāo)定的脈沖的電壓是1V/1μs，要超過30%。對于聚氯乙烯材質(zhì)的電纜而言，與之進行對應(yīng)的長度應(yīng)該在1km左右;對于XLPE材質(zhì)的電纜而言，與之進行對應(yīng)的長度應(yīng)該在1.5km左右。（3）長距離對某一部分放電進行測量過程中，使用的HFCT型號的傳感器，需要具備相對偏寬的頻響面積，在進行實際設(shè)計的過程中，需要確保它的最大頻率不能小于30MHz。若是使用在電纜部位的芯線當(dāng)中，同時要注意，它的飽和電流，不能比需要進行測量的線路的額定電流小。從上文中能夠了解到，以容易發(fā)生燃燒還有爆炸等這類極度危險的工作環(huán)境為前提，對高壓狀態(tài)下的電動機實施某一部分放電，能夠經(jīng)過對其進行電力能源供給的電纜，在地處遠方相對安全的環(huán)境中，對開關(guān)柜的位置實施把控，依次開展在線監(jiān)測這項活動。

參考文獻

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