一、阻尼振蕩波原理概述
阻尼振蕩波原理:阻尼振蕩波狀態檢測技術是近年來國內外密切關注的一種用于電力電纜狀態檢測的新興技術,其技術實質是用阻尼振蕩波電壓代替工頻交流電壓作為測試電壓,在此基礎上緊密結合符合IEC60270標準要求的脈沖電流法局放現場測試、基于時域反射法的局放源定位和基于振蕩波形阻尼衰減的介質損耗測量多種手段。圖2-1為其原理框圖。
系統由高壓恒流電源、高壓開關、高壓電感、分壓器/局放耦合器和測控主機組成,若按電壓發生裝置等效電路動態元件儲能時工作狀態區分,屬于直流激勵振蕩式。阻尼振蕩波電壓釋放作用過程基于RLC串聯欠阻尼振蕩原理,恒流電源首先通過線性連續升壓方式對被測電纜進行逐步充電蓄能(充電電流恒定)、加壓至預設電壓值Umax。整個充電過程電纜絕緣中無穩態直流電場存在。加壓完成后,固態高壓開關在很短的時間內(動作時間為μs級)閉合,使被測電纜電容與系統中高壓電感周期性交換能量,并經過等效電阻逐漸損耗,從而在被測電纜上產生衰減振蕩電壓,典型波形見圖2-2。整個加壓振蕩過程中無靜態直流電場存在,對交聯電纜無損傷。
從對交聯電纜充電到預設電壓值至振蕩波衰減為零的整個過程,稱為一次阻尼振蕩波電壓作用。通過合理配置系統中高壓電感以產生符合DL/T1576和IEC60270等標準要求的20~500Hz的阻尼振蕩波;在振蕩電壓作用下,電纜內部潛在缺陷激發局部放電;測控主機整體協調整個系統的運行,并采集、存儲和分析分壓器/耦合器采集的阻尼振蕩波信號和局放信號。
二、局部放電檢測原理
DAC下局部放電測量符合IEC60270標準中對局放信號校準和測量的要求,采用脈沖電流法(ERA法),主要利用局部放電頻譜中的較低頻段部分,一般數十kHz至數百kHz。在電纜未帶電的情況下,用已知電荷量的脈沖注入校正定量,從而能獲得精確量化的局部放電量數值,以pC為單位,具有合理、有效的物理意義。
假設距離測試端處發生局部放電,
為放電脈沖電壓,放電脈沖電流在測試端由檢測阻抗采集到的電壓為
,則放電點的局放量
計算表達式如下:
式中,為電纜中波傳播常數;
為電纜特性阻抗;
為放電脈沖的持續時間。
三、局部放電源點定位原理
采用脈沖反射原理,原理如圖2-3所示。局部放電發生后,放電脈沖同時向電纜兩端傳播。其中一個脈沖先傳至試驗設備(入射波),另一個放電脈沖傳播至電纜遠端后,經反射傳至試驗設備(反射波)。儀器測量入射波與發射波之間的時間差,并結合放電脈沖在該電纜中的傳播速度和電纜長度,根據公式(2)-(4)計算得出:放電源點位置。