高頻開關(guān)特點與應(yīng)用

　　 由于交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣性能好,易于制造和安裝方便,近年得到了迅速的發(fā)展。隨著城網(wǎng)改造和農(nóng)網(wǎng)改造的實施,電力電纜的利用比重也會越來越高,如何維護使用好已有的電力設(shè)備,提高供電可靠性就顯得十分必要,電纜的運行狀況直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全運行及供電的可靠性。過去,我國廣泛使用的預防性試驗是采用定期停電進行試驗的方法,屬于離線檢測。然而,隨著電力供應(yīng)的發(fā)展,這種停電試驗的傳統(tǒng)方法已愈來愈不能適應(yīng)電力生產(chǎn)和供應(yīng)的實際需要。因此研究電力電纜在線監(jiān)測技術(shù),可及時對電纜進行合理的維護、檢修及更換,對保證電纜可靠運行具有重要的意義。近年來不少研究者提出了一些新的帶電檢查的測試方法,這些方法對預先發(fā)現(xiàn)電纜絕緣的下降狀況很有作用。
　　 1.1　電力電纜性能不帶電檢測方法
　　 隨著城市建設(shè)的發(fā)展,電力電纜在城網(wǎng)供電中所占的份量也越來越重,在一些城市的市區(qū)逐步取代架空輸電線路;同時隨著電纜數(shù)量的增多及運行時間的延長,電纜的故障也越來越頻繁。由于電纜線路的隱蔽性、個別運行單位的運行資料不完善以及測試設(shè)備的局限性等原因,使電纜故障的查找非常困難[1]。電力電纜故障按性質(zhì)可分為串聯(lián)(斷線)故障及并聯(lián)(短路)故障兩種,后者按絕緣外是否有金屬護套或屏蔽可分為主絕緣故障(外有金屬屏蔽),外皮(外護套)故障(無金屬屏蔽)的故障。主絕緣故障根據(jù)測試方法不同,按故障點的絕緣電阻Rf大小可分為①金屬性短路(低阻)故障,其中Rf不同儀器及方法選擇各不同,一般Rf <10 Z0(Z0為電纜波阻抗);②高阻故障;③間歇(閃絡(luò))故障三種。三者之間沒有絕對的界限,主要由現(xiàn)場試驗方法區(qū)分,與設(shè)備的容量及內(nèi)阻有關(guān)。近十年來我國城市電網(wǎng)大量采用XLPE電力電纜,根據(jù)電纜的故障,國內(nèi)外有各種不同的測試方法。
　　 1.1　直流電流法
　　 電纜在交流電壓作用下,若發(fā)生水樹枝劣化,則電流中含有直流成分,且樹枝劣化長度與直流分量電流存在一定關(guān)系,故研究采用直流電流分量監(jiān)測法。但由于直流分量電流極小(一般為nA級),因此容易受到雜散電流的干擾。且在電纜端部表面泄露電阻因脹污或因雨而下降時,測量誤差很大,故此必須要清拭端部且要在天氣晴好時測量,所以這種方法的使用受到很大的限制。
　　 1.2　直流電壓迭加法
　　 針對電纜中水樹枝長度與絕緣電阻的關(guān)系,研究了直流電壓迭加法。直流電壓迭加法因散雜電流的變化或端部表面泄露電阻變低而產(chǎn)生較大的測量誤差。且直流電壓是經(jīng)中性點接地的電壓互感器旋加于電纜的,若互感器中長期流過直流電源會發(fā)生磁飽和現(xiàn)象而產(chǎn)生零序電壓,可能使變電所內(nèi)繼電器誤動作。
　　 1.3　低頻交流迭加法
　　 針對電纜中水樹枝長度與絕緣電阻的關(guān)系,研究了低頻交流迭加法。低頻交流迭加法是一種較好的方法,所監(jiān)測的交流損失電流在原理上隨著劣化的發(fā)展而變大的。但在使用中應(yīng)認真確認電纜端部的工作狀態(tài),例如為調(diào)整端部電場分布而裝有應(yīng)力環(huán)時,即使電纜絕緣良好,交流損失電流也較大,那么僅根據(jù)在線監(jiān)測的信號,就可能作出”絕緣不良”的誤判斷。
　　 1.4　交流電壓迭加法
　　 交流電壓迭加法的測量原理是:在電纜的屏蔽層上迭加101 Hz(即2倍工頻+1Hz)的交流電壓,監(jiān)測樹枝劣化而產(chǎn)生1Hz的劣化信號。由于樹枝劣化的電纜上迭加工頻+約1 Hz電壓時,被測的劣化信號最大,可采用這種方法
檢測出1 Hz的劣化信號的強弱來判斷電纜劣化的程度。這種監(jiān)測方法的優(yōu)點是:①可從電纜接地線處迭加電壓,測定簡單方便,不僅可作為在線監(jiān)測,也可作帶電監(jiān)測,用一套設(shè)備監(jiān)測多條電纜;②因迭加電壓檢測的是已知劣化信號,即1 Hz信號,故檢測精度高,抗干擾能力強;③受鎧裝絕緣電阻及端部污損等因素影響較小。

　　 2.1　電橋法及低壓脈沖反射法
　　 20世紀70年代前,世界上廣泛使用電橋法及低壓脈沖反射法進行電力電纜故障測試,兩者對低阻故障很準確,但對高阻故障不適用,故常常結(jié)合燃燒降阻(燒穿)法,即加大電流將故障處燒穿使其絕緣電阻降低以達到可以使用電橋法或低壓脈沖法測量的目的。燒穿方法對電纜主絕緣有不良影響,現(xiàn)已很少使用。
　　 2.2　高壓直流閃測法和沖擊閃測法
　　 分別測試間歇故障及高阻故障,兩者都均可分為電流閃測法和電壓閃測法,取樣參數(shù)不同,各有優(yōu)缺點。電壓取樣法可測率高,波形清晰易判,盲區(qū)比電流法少一倍,但接線復雜,分壓過大時對人及儀器有危險。電流取樣法正好相反,接線簡單,但波形干擾大,不易判別盲區(qū)大。兩種方法目前是國產(chǎn)高阻故障測試儀的主流方法,主要有西安四方、山東科匯、武漢高壓所等產(chǎn)品。高壓電流、電壓閃測法基本上解決了電纜高阻故障問題,在我國電力部門應(yīng)用十分廣泛,且應(yīng)用十分豐富經(jīng)驗,但儀器有盲區(qū),且波形有時不夠明顯,靠人為判斷,有時未能成功,儀器的精度及誤差相對較大。
　　 2.3　二次脈沖法
　　 這是二十世紀90年代出現(xiàn)的測試技術(shù),因為低壓脈沖準確易用,結(jié)合高壓發(fā)生器發(fā)射沖擊閃絡(luò)技術(shù),在故障點起弧的瞬間通過內(nèi)部裝置觸發(fā)發(fā)射一低壓脈沖,此脈沖在故障點閃絡(luò)處(電弧的電阻值很低)發(fā)生短路反射,并將波形記憶在儀器中,電弧熄滅后,重新發(fā)一正常的低壓測量脈沖到電纜中,此低壓脈沖在故障處(高阻)沒有擊穿產(chǎn)生通路,直接到達電纜末端,并在電纜末端發(fā)生開路反射,將兩次低壓脈沖波形進行對比,非常容易判斷故障點(擊穿點)位置。儀器可自動匹配,自動判斷計算出故障點距離。二次脈沖法的出現(xiàn),使得電纜高阻故障測試變得十分簡單,成為最先進的測試方法。

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