文档介绍：II电气T程与自动化O Zidonghua yu Dianqigongcheng
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电缆终端局部放电的超声波检测原理及方法研究
谢小龙邱玉涛刘沛清
(四JIl大学电气信息学院,四JII成都 610065)
摘要:介绍了绝缘内部局部放电产生超声波的过程及其特性,阐述了基于超声波的电缆终端局部放电检测的原理及实现,对实验结果进
行了分析,并说明了其优缺点。
关键词:局部放电;电缆终端;超声波;检测
0 引言因为局部放电产生的超声波信号非常微弱,因此对传感器的要求
较高。一般采用高灵敏度的宽频超声波传感器,在实际应用时,还
电力电缆的绝缘故障大部分来自于电缆终端的故障,据相关
应该注意超声波传感器的安装方式,因为微弱的空气隙会使超声
统计,电缆附件内部绝缘缺陷诱发故障占总事故的 39%,因此电缆
波信号产生较大的衰减,所以要使超声波传感器与电缆终端紧密
终端是电缆的重要部件,对其绝缘状态进行监测很有必要。绝缘中
接触,以减小空气问隙,但传感器不能承受太大压力,否则会使传
的局部放电是引起绝缘老化的重要原因之一。目前,电缆局部放电
感器灵敏度有所降低。
(局放)检测往往通过安装在电缆终端金属屏蔽层的电容或电磁耦
前置放大
合传感器来采集局放信号,但该方法存在以下不足:(1)外界强电
. 超声波传感器输出信号的电压有时低至微伏数量级,这样微
磁场干扰源很多;(2)缺乏局放信号特征识别技术以及诊断判据等
弱的信号若经过长距离传输必须经放大后传输,才能减弱干扰信
实际运行经验的积累;(3)有些情况下需要将电缆停电以便安装测
号对它的影响,并提高信噪比。因为超声波传感器的输出阻抗较
试设备,不符合电网持续供电的要求,且测试时间较长、效率不高。
高,带负载能力差,则要求前置放大电路不仅要有较大的输入阻
利用超声波法检测局部放电,由于是非侵入式,且受外部电磁噪声
抗,而且噪音要低,并满足检测频带宽度和具有一定的放大倍数。
影响较小,因此是比较理想的非电量现场检测方法。
本放大电路采用精密运算放大器,对超声波传感器产生的信号放
1 1 电缆终端局部放电超声波产生的机理及传播特性大。超声波传感器获得信号为差模小信号,并有些共模成分,因此,
电介质局部放电是一个复杂的气体放电物理过程,会出现很放大器应具有较强的抑制共模信号的能力。精密运算放大器具有
多现象。当局部放电发生时,放电区域的分子间将产生剧烈的撞放大倍数高、高输入阻抗和高共模抑制比的特点,其构成的前置放
击,这种撞击在宏观上就表现为一种压力,由于局部放电是一连串大电路适合于放大超声波传感器的输出电压信号。
的脉冲,所以由此产生的压力波也是脉冲形式,它含有各种频率分滤波处理
量,且频带很宽,范围为Hz~10 10 MHz,其中频率超过kHz的 20 在现场局部放电检测中,存在机械振动噪声(≤2kHz)、电晕
即为超声波。产生的电脉冲(频率大概在MHz)干扰 18 以及强烈的电磁辐射干
电缆终端局部放电产生的超声波通过多种固体介质、气体介扰,而超声波传感器的金属外壳只能屏