[發明專利]基于UHF與HFCT聯合的電力電纜局部放電檢測系統

在審

• 申請號: 201810097869.0
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108459244A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 杜伯學;朱聞博;姜金鵬;孔曉曉;李進
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

本發明涉及一種針對金屬護層交叉互聯方式下三相電力電纜絕緣的局部放電檢測，為提出對電力電纜絕緣局部放電缺陷進行診斷和識別的基于特高頻和高頻電流聯合的電力電纜局部放電檢測系統。為此，本發明采用的技術方案是，基于UHF與HFCT聯合的電力電纜局部放電檢測系統，包括：依次串接的特高頻信號采集單元、數據采集及傳輸單元；依次串接的高頻信號采集單元、數據采集及傳輸單元；主機和無線同步模塊。本發明主要應用于相電力電纜絕緣的局部放電檢測。

技術領域

本發明涉及一種針對金屬護層交叉互聯方式下三相電力電纜絕緣的局部放電檢測，特別是涉及一種基于雙CT法的雙端局部放電故障檢測，具體講,涉及基于UHF與HFCT聯合的電力電纜局部放電檢測系統。

背景技術

交聯聚乙烯電纜(Cross-linked Polyethylene,XLPE)是構成城市供電和主網架的重要環節，由于采用直埋、排管、溝道和隧道等方式敷設，敷設環境與使用狀態會極大影響電纜壽命，在投入使用后，不僅受到電場作用、機械作用、熱作用，還受到環境因素的影響，在這些因素的共同作用下，電纜絕緣易發生老化，導致局部放電，這是引發電網事故的重要原因。運行經驗表明，投運初期(一般為1-5年)電纜及附件或敷設安裝的質量問題易發生局部放電，引起絕緣故障；投運中期(5-25年)電纜發生的故障類型較多，如由于受到外力破壞而導致電纜絕緣受損、電纜附件界面發生放電、電纜絕緣老化等引起的線路故障；投運末期(25年后)電纜附件發生老化或電纜絕緣的電老化、熱老化導致電纜線路發生局部放電，導致絕緣故障的概率急劇增加。因此，為保證電纜安全可靠的運行，對其絕緣進行實時監測顯得尤為重要。

然而，國家電網公司和南方電網公司所屬電力公司每年均有多起電力電纜絕緣故障發生，造成巨大經濟損失和社會影響。典型的如2016年6月西安變電站發生爆炸，起因是某處XLPE 電纜中間接頭擊穿，造成8.65萬戶用戶停電。截至2012年底，國家電網公司系統在運6-500kV 電纜線路總長度為312441公里，同比增加29800公里，增長10.5％，其中XLPE電纜占據99.0％， 2012年國家電網公司系統共發生電纜設備故障1844回次。傳統的離線檢測方法增加了電力設備運行費用和停電時間，甚至增加設備的故障率，并且在檢修間隔還是會有故障發生的概率，已經無法滿足電力生產和人民生活的實際需求。因此，亟需對電力電纜實行狀態檢修，對設備運行狀況進行實時和定時的檢測，如何準確，有效判斷運行中的電力電纜絕緣是否被擊穿，根據運行狀態和絕緣的劣化程度，確定檢修時間和措施，減少事故的發生頻率，找出相應特征信號能夠表征電力電纜絕緣性能良好，并給出相應判據，提高系統運行的安全可靠性，是目前長距離電纜絕緣局部放電檢測的關鍵。

目前對于高壓電力電纜檢測技術中，應用最廣泛的主要是局部放電法，主要采用如下幾類傳感器：1)基于羅氏線圈原理研制的傳感器，超高頻電感法等電磁感應傳感器；2)基于電容耦合原理研制的傳感器；3)基于超聲波原理研制的傳感器。

高頻電流法是電力電纜局部放電檢測中的常用方法，通過XLPE電纜接頭接地線上或電力電纜本體上安裝高頻電流傳感器(High Frequency Current Transformer,HFCT)，可以耦合高頻脈沖電流流經通路上所產生的電磁場信號。高頻電流法的檢測頻帶通常在幾百千赫茲到幾十兆赫茲，能夠有效地獲取局部放電信號。高頻電流傳感器安裝方便，是一種非侵入式的檢測方法，安全可靠，高頻電流傳感器采用Rogowski線圈結構，當一次待測導體中加載電流時，傳感器通過Rogowski線圈在二次測產生感應電動勢，同時在線圈的輸出端并聯一個積分電阻，通過積分電阻上的電壓輸出反映一次導體中的電流。

特高頻檢測法(ultra high frequency,UHF)是指電力設備內發生局部放電時的電流脈沖(上升沿為納秒級)能在內部激勵頻率高達數GHz的電磁波，通過檢測這種電磁波信號來實現局部放電檢測。特高頻檢測法檢測頻段高(通常為300-3000MHz)，具有抗干擾能力強，檢測靈敏度高等優點，可用于電力設備局部放電類缺陷的檢測、定位和故障類型識別。