引言

局部放電檢測(cè),作為一種能夠有效預(yù)測(cè)電纜線路絕緣缺陷的檢測(cè)手段,逐漸成為相關(guān)運(yùn)維部門開展日常維護(hù)工作的重要內(nèi)容。然而,由于局部放電檢測(cè)設(shè)備一般都是由電子元器件組成的,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用,電子元器件(尤其是放大器）難免會(huì)產(chǎn)生偏移,導(dǎo)致檢測(cè)數(shù)值產(chǎn)生偏差,當(dāng)偏差大于其測(cè)試范圍時(shí),就會(huì)造成無(wú)效測(cè)試(假測(cè)試）,起不到預(yù)防絕緣故障的預(yù)期效果。因此,本文設(shè)計(jì)了一款操作方便、可靠性強(qiáng)的脈沖信號(hào)電纜局放檢測(cè)器,來(lái)解決當(dāng)前電纜局放檢測(cè)工作中遇到的問(wèn)題。

1現(xiàn)有脈沖信號(hào)發(fā)生器種類與缺陷

1.1現(xiàn)有脈沖信號(hào)發(fā)生器種類

現(xiàn)有的脈沖信號(hào)發(fā)生器主要有三大類:

第一種是地電波超聲綜合校驗(yàn)儀。在地電波超聲綜合校驗(yàn)儀中,通過(guò)信號(hào)增強(qiáng)放大模塊實(shí)現(xiàn)信號(hào)的可靠增強(qiáng)放大,同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)隔離,進(jìn)一步提高了校驗(yàn)儀的可靠性:同時(shí),通過(guò)電感能夠?qū)x表發(fā)出的干擾脈沖信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾,提高了校驗(yàn)儀的可靠性:不僅如此,通過(guò)影像監(jiān)控機(jī)構(gòu),能夠檢測(cè)被測(cè)儀表的工作信息,從而提高了校驗(yàn)儀的實(shí)用性。

第二種是暫態(tài)地電波檢測(cè)儀器的校驗(yàn)裝置。包括模擬信號(hào)發(fā)生器、平板耦合器、絕緣臺(tái)及屏蔽電纜,其中模擬信號(hào)發(fā)生器通過(guò)屏蔽電纜與平板耦合器連接,平板耦合器置于絕緣臺(tái)上,將待測(cè)暫態(tài)地電波檢測(cè)儀器的信號(hào)傳感部分置于平板耦合器上。

第三種是兆赫茲超聲波換能器校驗(yàn)裝置。在對(duì)超聲波傳感器進(jìn)行校驗(yàn)時(shí),一般是通過(guò)更換不同主諧振頻率的超聲換能器來(lái)擬合傳感器的幅頻特性曲線,降低了換能器制作難度,只需通過(guò)讓檢測(cè)頻段處于所設(shè)計(jì)換能器旁瓣的平穩(wěn)段,即可得到完全符合超聲波局放測(cè)試校驗(yàn)需求的超聲波信號(hào),完成儀器校驗(yàn)。

1.2現(xiàn)有脈沖信號(hào)發(fā)生器應(yīng)用缺陷

現(xiàn)有脈沖信號(hào)發(fā)生器的頻率成分比較單一,不能同時(shí)產(chǎn)生高頻(1～100MHz）、地電波(500kHz～30MHz）以及超聲波(20～200kHz）。同時(shí),現(xiàn)有方案一般應(yīng)用于試驗(yàn)室,在現(xiàn)場(chǎng)使用通常會(huì)遇到接線麻煩、系統(tǒng)龐大等問(wèn)題。

2兩檔式模擬局放脈沖發(fā)生器設(shè)計(jì)方案

2.1兩檔式模擬局放脈沖信號(hào)發(fā)生器工作機(jī)理

本文所提出的兩檔式模擬局放脈沖發(fā)生器工作原理是由電池經(jīng)DC-DC模塊產(chǎn)生一個(gè)較高的直流電壓,再經(jīng)電壓回路分壓分檔輸出,繼而進(jìn)行極性切換以滿足輸出極性的需要,通過(guò)控制水銀繼電器的動(dòng)作,配合標(biāo)準(zhǔn)電容輸出模擬脈沖信號(hào)。若希望脈沖信號(hào)具有工頻局放的相位特征,則可由電力系統(tǒng)獲取一個(gè)工頻相位信號(hào)并輸入給同步回路,使振蕩回路進(jìn)行同步控制使繼電器同步動(dòng)作。PG回路的基本構(gòu)成如圖1所示。

2.2兩檔式模擬局放脈沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)

本文所提出的兩檔式模擬局放脈沖發(fā)生器,其示意圖如圖2所示,其中包括發(fā)生器主體、輸出端口以及40dB/20dB控制輸出按鈕。其優(yōu)點(diǎn)在于方便在現(xiàn)場(chǎng)快速控制輸出信號(hào)大小,對(duì)局放檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行快速而高效的校驗(yàn)。

本文所提出的兩檔式模擬局放脈沖發(fā)生器的控制輸出按鈕選用點(diǎn)動(dòng)式按鈕,即按下按鈕時(shí)就會(huì)開始輸出模擬信號(hào),松開按鈕就立即停止輸出信號(hào)。

輸出選用BNC端口,接用不同的輸出阻抗,即可轉(zhuǎn)換成高頻脈沖電流信號(hào)、地電波電壓信號(hào)和超聲波脈沖信號(hào)。其中,輸出的高頻脈沖信號(hào)頻率范圍為l～l00MHz,地電波信號(hào)頻率為500kHz～30MHz,超聲波信號(hào)頻率范圍為20～200kHz,如圖3所示。

3兩檔式模擬局放脈沖發(fā)生器檢測(cè)應(yīng)用

3.1高頻脈沖信號(hào)輸出檢測(cè)

本文所提出的兩檔式模擬局放脈沖發(fā)生器接入高頻脈沖電流輸出線圈時(shí),其原理是將輸出端口正負(fù)極短接,并形成高頻電流回路。局放傳感器HFCT安裝在輸出線圈上,就能檢測(cè)到來(lái)自模擬局放脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)。通過(guò)改變輸出信號(hào)幅值大小,便能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)局放測(cè)試設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)。

3.2地電波信號(hào)輸出檢測(cè)

本文所提出的兩檔式模擬局放脈沖發(fā)生器接入地電波信號(hào)阻抗器時(shí),其原理是將輸出端口的高頻脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波及檢波回路并在大小為40cmxl5cm的金屬平板上轉(zhuǎn)換成地電波信號(hào)。地電波局放傳感器TEV緊貼在金屬平板上,就能檢測(cè)到來(lái)自模擬局放脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)。通過(guò)改變輸出信號(hào)幅值大小,便能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)局放測(cè)試設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)。

3.3超聲波信號(hào)輸出檢測(cè)

本文所提出的兩檔式模擬局放脈沖發(fā)生器接入超聲波轉(zhuǎn)換發(fā)射器時(shí),其原理是將輸出端口的高頻脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)帶通濾波、放大檢波回路和聲發(fā)射器上轉(zhuǎn)換成超聲波信號(hào)。超聲波局放傳感器AE緊貼在金屬平板上,就能檢測(cè)到來(lái)自模擬局放脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)。改變輸出信號(hào)幅值大小,便能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)局放測(cè)試設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)。

4結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)建設(shè)的飛速發(fā)展,無(wú)論是超高壓電纜還是中高壓配網(wǎng)電纜線路的敷設(shè)范圍和數(shù)量都在呈指數(shù)增長(zhǎng)速度發(fā)展。電纜設(shè)計(jì)和敷設(shè)過(guò)程中,難免會(huì)留下絕緣缺陷,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年累月的帶電運(yùn)行,這些電纜線路就會(huì)逐漸發(fā)生一系列的絕緣擊穿事故,導(dǎo)致停電事故,嚴(yán)重影響著人們的正常生產(chǎn)、生活。因此,加強(qiáng)對(duì)局部放電檢測(cè)技術(shù)的研究對(duì)確保相關(guān)運(yùn)維部門日常維護(hù)工作順利開展具有積極的作用。