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暂态地电波检测原理

发布时间:2021-11-16 01:52:09人气:

中压开关柜的局部放电在线测试起源于20世纪80年代的英国,当时是将瞬时接地电压((TEV)/外部电容耦合传感器连接到开关柜外壳的关键位置。这些传感器可以获取高频(射频)脉冲(频率范围4MHz至100MHz),脉冲是由金属铠装开关柜的绝缘材料发生局放所产生的。如图所示:

金属铠装开关拒发射的暂态接地电压信号
金属铠装开关拒发射的暂态接地电压信号
通过英国电力协会与英国配电消费者协会所进行的工作,建立了一个大型数据库用于比较中压开关柜的离线局部放电测试(以皮库为单位,pC)与那些用于在线测试的TEV传感器(以分贝为单位,dB)的结果。从这些结果中可以得到设备情况的规则,从而使设备所有者可以参考局部放电在线测试的结果数据对他们的中压开关柜情况进行评估。固体和空气绝缘开关设备的局放水平图均以分贝为单位。

在开关柜绝缘材料的放电气隙中,局放脉冲的特征与电子在空隙中的传导时间有关。高速脉冲有以下特点:

(1)脉冲宽度小,通常在1纳秒(nsec)-20纳秒之间(要求用高速检测电路来测量这些特征);
(2)上升时间在100皮秒(psec)-5纳秒的范围内;
(3)幅值在100微伏(μV)-1伏(V)范围内。

由于电磁信号带宽很大,有些方法可以利用高带宽。对这些脉冲的测量在很大程度上取决于使用的检测电路是否合适。IEC (270)给出了针对这些类型的信号进行检测的典型电路组成方法,但没有相应的标准用以对这些测量值,或者预期值(如果检测电路使用在线元件)进行解释。对于放电脉冲的初始频率,其在集总元件中产生的电磁扰动是可描述的,但不能够反映出导波和输电线路的特征。当开关柜中有局放发生,我们必须处理那些波长与开关柜的物理尺寸同样大小的脉冲。这意味着局放信号的传递,相较于集总回路的电信号,更类似微波。这就是瞬时接地电压法(TEV)的理论基础,它在金属铠装开关柜的外部放置一个测试探针,可以从局放位置检测到电磁波。这是一种用于在线获得局部放电测量值的有效方法。该测量值(dB)一般定义为(英国电力企业联合会研究中心1970年给出):

测量值(单位:dB)=201og(局放量峰值(mV)/1mV)

因此,零分贝水平代表1mV除以50Ω峰值信号,等同于约100pC。这是目前世界上许多电力公司普遍使用的局部放电在线测量方法。注意测量中易犯的错误,这些测量值可作为一项指标但并不是精确的科学测量值。这项技术最大的优点体现在速度上,在进一步的详细测试前就能将局放特征从运行中的中压开关柜中,类似于离线局部放电测试。

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