一. 使用環(huán)境:
局部放電是一種很微小的放電,它以放電電荷量的形式體現(xiàn)出來,單位為微微庫侖:既pC。根據(jù)現(xiàn)行國家標準規(guī)定,對于26/35kV的交聯(lián)電纜,在45kV的工頻試驗電壓下,電纜的局部放電量不能超過5 pC 。在出廠的局部放電試驗系統(tǒng)中,5pC的放電量,等同于50mV的脈沖放電,要在45000V的試驗電壓、1μF的試品電容下,脈沖降至50μV,其測量難度可想而知,這既要提高檢測儀器的靈敏度,檢測到這種微小的放電,又要提高系統(tǒng)的抗干擾能力,排除外界原因,找到電纜缺陷。為此,我們從以下三個干擾可能到來的方面進行了大量細致的工作。
對于局放系統(tǒng)的接地,我們要求是單獨接地,不能和工廠的配電網(wǎng),車間的接地網(wǎng)連接在一起。在我們國內的電纜廠里,有許多大功率的用電設備,如交聯(lián)機、擠塑機、拉絲機、框絞機等等,它們大多采用大功率的交、直流馬達,調節(jié)導通角的可控硅等高噪音、高干擾的電器設備,這些設備的零線、地線、外殼接地等經(jīng)常含混不清,造成車間的地網(wǎng)上有太多的干擾。如果我們局放系統(tǒng)的接地與之接在一起,干擾將很容易地通過地線進入測量系統(tǒng)。因此,我們的局放測量系統(tǒng)都必須有自己的、單獨的接地系統(tǒng),這一接地系統(tǒng)一般采用直徑25—50毫米的紫銅棒,1—3根構成,根據(jù)不同的土質及地下水位的情況,深入地下10—20米,接地電阻要求小于1Ω,或小于工廠配電間的接地電阻。
眾所周之,大地是不良導體,但它也可以傳輸各種干擾,但其傳輸能力隨天氣的變化而改變,在天氣比較潮濕的日子里,大地的導電性能好一些,其傳輸能力強一些,即干擾大一些。相反,在天氣干燥的時候,由大地傳入的干擾就要小得多。為了解決這個問題,我們所有的局放測試設備均座落在一個絕緣材料隔離的地坪上,除了專用的接地棒之外,系統(tǒng)設備沒有其它任何與車間大地相連接的通路。系統(tǒng)內部各設備的接地也必須遵循單點接地的原則,不能有循環(huán)的接地線。
在進行半成品試驗時,由于大多數(shù)廠家均采用鐵制電纜盤,而半成品又沒有外護套,因此進行半成品試驗時,為防止循環(huán)接地,需將電纜盤墊起來,以減少接地回路引入的干擾。
隨著信息化的進程,我們的廣播、電視通訊系統(tǒng)日益發(fā)達,各種無線電信號鋪天蓋地,均可產(chǎn)生很大的空間干擾。在工廠各車間的大功率變頻電源、大功率可控硅電源,再加上工廠車間內行車運行的火花,電焊機工作的火花,因此,在電纜廠的車間內,來自空間的干擾,也是非常嚴重的,而且被測試的電纜盤本身就是一個電感線圈形狀的天線,十分容易接收干擾。因此,局放測試工作若沒有屏蔽室來排除這些來自空間的干擾,是無法進行局放測試的。
局放測試的屏蔽室,一般采用2—3mm的鋼板無縫焊接而成,要求在屏蔽室做好之后,未開電纜管的情況下,對10kHz—1MHz的干擾信號有60—120dB以上的衰減。
實際使用中,由于穿線電纜管的存在,最終的衰減性能可能會有所降低,會出現(xiàn)手機在屏蔽室內可以接收信號的情況,這是由于手機的工作頻率在800MHz左右,只要屏蔽室有很小的縫隙(如電線管、門縫隙等)就可以讓手機信號通過,但由于800MHz已大大超出了局放測量頻率,因此,對局放測量影響不大。大家可用收音機的中波對屏蔽室的衰減效果進行簡單的測試,一般在開門情況下,進入屏蔽室兩米后,就收不到收音機的中波信號了,這就是為什么有的廠家可以開門做局放測試的原因,而對收音機的調頻信號,則基本沒有衰減作用。
上面講到的兩點,均屬于局放測試系統(tǒng)的前期準備工程,只要在施工過程中注意滿足各項衰減、屏蔽、接地、隔離方面的指標,基本可排除上述兩方面的干擾。
任何局放測試系統(tǒng),均需使用工廠的動力電源,而電纜廠大功率的設備很多,電源干擾情況也十分嚴重,因此我們在電源方面花的精力也最多。
首先,整個局放系統(tǒng)的供電要求有一個獨立的供電電源,即直接從工廠的10kV(或35kV)進線,在工廠配電站設置一個單獨的10 kV/380V或(35kV/380V)的降低變壓器,與工廠其它的用電設備區(qū)分開來。
從配電站到試區(qū),用一根長度在200米左右的專用電纜連接起來。這根電纜采用3芯分相銅帶屏蔽,再加1芯電焊機線作為中線,外面再加裝鋼帶鎧裝,與分相銅帶屏蔽構成電屏蔽和磁屏蔽。
進入試區(qū)之后,電源首先進入雙屏蔽隔離變壓器,在這個隔離變壓器的原邊線圈和副邊線圈之間,分別設有兩層靜電屏蔽層,以隔離來自電源的高頻干擾。
隔離變壓器之后的第二道防干擾措施是低壓濾波器,它采用雙π型回路對電源干擾進行濾波。
系統(tǒng)最后是高壓濾波器,由三級電感和三級電容組成,主要濾去高壓電抗器產(chǎn)生的局放干擾。同時,最后一級電容又兼作局放信號耦合電容器使用,試驗需要的局放、定位、電壓、峰標、擊穿信號均從耦合電容器上耦合而得。
通過以上單獨接地、空間屏蔽、電源濾波等三個方面的努力,最終才能實現(xiàn)系統(tǒng)的背景噪音小于2pC的目標,滿足交聯(lián)電纜的局放測試要求。
二. 技術指標:
- 輸出電壓:270kV/135kV/67kV
- 品質因素Q(設計值): /40
- 電壓測量誤差:≤±3%;
- 局部放電量測量誤差:≤±5%;
- 定位精度: ≤±2.5米或≤±1%電纜長度;
- 系統(tǒng)設備空載運行局放水平:PD≤5pC(100%額定電壓下);
- 總諧波畸變:小于額定值的0.5%
- 負載周期:在50%額定負載下,最長運行時間為?1 小時
- 溫度范圍:0℃—40℃
- 最高海拔:≤1000米
三. 技術配置:
1. 控制臺KVTC-70
系統(tǒng)的所有控制功能均由控制臺來實現(xiàn),其主要功能如下:
- 勵磁電壓表,?高壓電壓表,高壓電流表,鐵芯間隙指示表;
- 高壓合分、電壓調節(jié)、諧振調整、高壓抽頭轉換、定時耐壓等功能;
- 電壓測量精度:±3%;
- 聯(lián)鎖保護功能,ARC擊穿保護功能;
- 零壓啟動、自動/手動回零。
2. 接觸式調壓器 KVGS-70/0.38(內裝低壓濾波器一臺)
KVGS型接觸式調壓器在本系統(tǒng)中給勵磁變壓器提供從零起至額定值的可變交流輸入電壓,具有電壓波形畸變小,功率損耗低,效率高等優(yōu)點,并具有電動調節(jié),零電壓輸出,上下限位,零電位啟動等功能。其技術參數(shù)如下:
額定輸入 |
380V |
70kVA |
184A |
50Hz |
額定輸出 |
0-420V |
70kVA |
166A |
50Hz |
冷卻方式:空氣自冷
3. 勵磁變壓器KVJLB-70/0.38
勵磁變壓器為串聯(lián)諧振回路提供激勵電壓,并將試驗回路與電源回路隔離開來,其技術參數(shù)如下:
- 輸出電壓:15kV/5kV/3kV
- 內附15kV/5.0kV/3.0kV電動無放電轉換開關。
- 型式:油浸變壓器
- 冷卻方式:油浸冷卻
4. 諧振電抗器KVDK-2700/270
KVTF-2700/270型諧振電抗器在本系統(tǒng)中作為主機,由它與負載電容構成串聯(lián)諧振回路,當電抗器的感抗與電纜的容抗相匹配時,達到諧振狀態(tài),產(chǎn)生系統(tǒng)高電壓輸出。電抗器設計采用優(yōu)質硅鋼片,精密滾珠絲桿傳動,具有損耗低、品質因數(shù)高、局放量小等優(yōu)點。其技術參數(shù)如下:
- 冷卻方式:油浸自冷
- 內附?270kV/135kV/67kV電動無放電轉換開關;
- 電抗器具有自耦升壓功能,可滿足短段電纜試品試驗要求。