一. 使用環(huán)境:
局部放電是一種很微小的放電,它以放電電荷量的形式體現(xiàn)出來,單位為微微庫侖:既pC。根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,對(duì)于26/35kV的交聯(lián)電纜,在45kV的工頻試驗(yàn)電壓下,電纜的局部放電量不能超過5 pC 。在出廠的局部放電試驗(yàn)系統(tǒng)中,5pC的放電量,等同于50mV的脈沖放電,要在45000V的試驗(yàn)電壓、1μF的試品電容下,脈沖降至50μV,其測(cè)量難度可想而知,這既要提高檢測(cè)儀器的靈敏度,檢測(cè)到這種微小的放電,又要提高系統(tǒng)的抗干擾能力,排除外界原因,找到電纜缺陷。為此,我們從以下三個(gè)干擾可能到來的方面進(jìn)行了大量細(xì)致的工作。
對(duì)于局放系統(tǒng)的接地,我們要求是單獨(dú)接地,不能和工廠的配電網(wǎng),車間的接地網(wǎng)連接在一起。在我們國內(nèi)的電纜廠里,有許多大功率的用電設(shè)備,如交聯(lián)機(jī)、擠塑機(jī)、拉絲機(jī)、框絞機(jī)等等,它們大多采用大功率的交、直流馬達(dá),調(diào)節(jié)導(dǎo)通角的可控硅等高噪音、高干擾的電器設(shè)備,這些設(shè)備的零線、地線、外殼接地等經(jīng)常含混不清,造成車間的地網(wǎng)上有太多的干擾。如果我們局放系統(tǒng)的接地與之接在一起,干擾將很容易地通過地線進(jìn)入測(cè)量系統(tǒng)。因此,我們的局放測(cè)量系統(tǒng)都必須有自己的、單獨(dú)的接地系統(tǒng),這一接地系統(tǒng)一般采用直徑25—50毫米的紫銅棒,1—3根構(gòu)成,根據(jù)不同的土質(zhì)及地下水位的情況,深入地下10—20米,接地電阻要求小于1Ω,或小于工廠配電間的接地電阻。
眾所周之,大地是不良導(dǎo)體,但它也可以傳輸各種干擾,但其傳輸能力隨天氣的變化而改變,在天氣比較潮濕的日子里,大地的導(dǎo)電性能好一些,其傳輸能力強(qiáng)一些,即干擾大一些。相反,在天氣干燥的時(shí)候,由大地傳入的干擾就要小得多。為了解決這個(gè)問題,我們所有的局放測(cè)試設(shè)備均座落在一個(gè)絕緣材料隔離的地坪上,除了專用的接地棒之外,系統(tǒng)設(shè)備沒有其它任何與車間大地相連接的通路。系統(tǒng)內(nèi)部各設(shè)備的接地也必須遵循單點(diǎn)接地的原則,不能有循環(huán)的接地線。
在進(jìn)行半成品試驗(yàn)時(shí),由于大多數(shù)廠家均采用鐵制電纜盤,而半成品又沒有外護(hù)套,因此進(jìn)行半成品試驗(yàn)時(shí),為防止循環(huán)接地,需將電纜盤墊起來,以減少接地回路引入的干擾。
隨著信息化的進(jìn)程,我們的廣播、電視通訊系統(tǒng)日益發(fā)達(dá),各種無線電信號(hào)鋪天蓋地,均可產(chǎn)生很大的空間干擾。在工廠各車間的大功率變頻電源、大功率可控硅電源,再加上工廠車間內(nèi)行車運(yùn)行的火花,電焊機(jī)工作的火花,因此,在電纜廠的車間內(nèi),來自空間的干擾,也是非常嚴(yán)重的,而且被測(cè)試的電纜盤本身就是一個(gè)電感線圈形狀的天線,十分容易接收干擾。因此,局放測(cè)試工作若沒有屏蔽室來排除這些來自空間的干擾,是無法進(jìn)行局放測(cè)試的。
局放測(cè)試的屏蔽室,一般采用2—3mm的鋼板無縫焊接而成,要求在屏蔽室做好之后,未開電纜管的情況下,對(duì)10kHz—1MHz的干擾信號(hào)有60—120dB以上的衰減。
實(shí)際使用中,由于穿線電纜管的存在,最終的衰減性能可能會(huì)有所降低,會(huì)出現(xiàn)手機(jī)在屏蔽室內(nèi)可以接收信號(hào)的情況,這是由于手機(jī)的工作頻率在800MHz左右,只要屏蔽室有很小的縫隙(如電線管、門縫隙等)就可以讓手機(jī)信號(hào)通過,但由于800MHz已大大超出了局放測(cè)量頻率,因此,對(duì)局放測(cè)量影響不大。大家可用收音機(jī)的中波對(duì)屏蔽室的衰減效果進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)試,一般在開門情況下,進(jìn)入屏蔽室兩米后,就收不到收音機(jī)的中波信號(hào)了,這就是為什么有的廠家可以開門做局放測(cè)試的原因,而對(duì)收音機(jī)的調(diào)頻信號(hào),則基本沒有衰減作用。
上面講到的兩點(diǎn),均屬于局放測(cè)試系統(tǒng)的前期準(zhǔn)備工程,只要在施工過程中注意滿足各項(xiàng)衰減、屏蔽、接地、隔離方面的指標(biāo),基本可排除上述兩方面的干擾。
任何局放測(cè)試系統(tǒng),均需使用工廠的動(dòng)力電源,而電纜廠大功率的設(shè)備很多,電源干擾情況也十分嚴(yán)重,因此我們?cè)陔娫捶矫婊ǖ木σ沧疃唷?
首先,整個(gè)局放系統(tǒng)的供電要求有一個(gè)獨(dú)立的供電電源,即直接從工廠的10kV(或35kV)進(jìn)線,在工廠配電站設(shè)置一個(gè)單獨(dú)的10 kV/380V或(35kV/380V)的降低變壓器,與工廠其它的用電設(shè)備區(qū)分開來。
從配電站到試區(qū),用一根長度在200米左右的專用電纜連接起來。這根電纜采用3芯分相銅帶屏蔽,再加1芯電焊機(jī)線作為中線,外面再加裝鋼帶鎧裝,與分相銅帶屏蔽構(gòu)成電屏蔽和磁屏蔽。
進(jìn)入試區(qū)之后,電源首先進(jìn)入雙屏蔽隔離變壓器,在這個(gè)隔離變壓器的原邊線圈和副邊線圈之間,分別設(shè)有兩層靜電屏蔽層,以隔離來自電源的高頻干擾。
隔離變壓器之后的第二道防干擾措施是低壓濾波器,它采用雙π型回路對(duì)電源干擾進(jìn)行濾波。
系統(tǒng)最后是高壓濾波器,由三級(jí)電感和三級(jí)電容組成,主要濾去高壓電抗器產(chǎn)生的局放干擾。同時(shí),最后一級(jí)電容又兼作局放信號(hào)耦合電容器使用,試驗(yàn)需要的局放、定位、電壓、峰標(biāo)、擊穿信號(hào)均從耦合電容器上耦合而得。
通過以上單獨(dú)接地、空間屏蔽、電源濾波等三個(gè)方面的努力,最終才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的背景噪音小于2pC的目標(biāo),滿足交聯(lián)電纜的局放測(cè)試要求。
二. 技術(shù)指標(biāo):
- 輸出電壓:270kV/135kV/67kV
- 品質(zhì)因素Q(設(shè)計(jì)值): /40
- 電壓測(cè)量誤差:≤±3%;
- 局部放電量測(cè)量誤差:≤±5%;
- 定位精度: ≤±2.5米或≤±1%電纜長度;
- 系統(tǒng)設(shè)備空載運(yùn)行局放水平:PD≤5pC(100%額定電壓下);
- 總諧波畸變:小于額定值的0.5%
- 負(fù)載周期:在50%額定負(fù)載下,最長運(yùn)行時(shí)間為?1 小時(shí)
- 溫度范圍:0℃—40℃
- 最高海拔:≤1000米
三. 技術(shù)配置:
1. 控制臺(tái)KVTC-70
系統(tǒng)的所有控制功能均由控制臺(tái)來實(shí)現(xiàn),其主要功能如下:
- 勵(lì)磁電壓表,?高壓電壓表,高壓電流表,鐵芯間隙指示表;
- 高壓合分、電壓調(diào)節(jié)、諧振調(diào)整、高壓抽頭轉(zhuǎn)換、定時(shí)耐壓等功能;
- 電壓測(cè)量精度:±3%;
- 聯(lián)鎖保護(hù)功能,ARC擊穿保護(hù)功能;
- 零壓?jiǎn)?dòng)、自動(dòng)/手動(dòng)回零。
2. 接觸式調(diào)壓器 KVGS-70/0.38(內(nèi)裝低壓濾波器一臺(tái))
KVGS型接觸式調(diào)壓器在本系統(tǒng)中給勵(lì)磁變壓器提供從零起至額定值的可變交流輸入電壓,具有電壓波形畸變小,功率損耗低,效率高等優(yōu)點(diǎn),并具有電動(dòng)調(diào)節(jié),零電壓輸出,上下限位,零電位啟動(dòng)等功能。其技術(shù)參數(shù)如下:
額定輸入 |
380V |
70kVA |
184A |
50Hz |
額定輸出 |
0-420V |
70kVA |
166A |
50Hz |
冷卻方式:空氣自冷
3. 勵(lì)磁變壓器KVJLB-70/0.38
勵(lì)磁變壓器為串聯(lián)諧振回路提供激勵(lì)電壓,并將試驗(yàn)回路與電源回路隔離開來,其技術(shù)參數(shù)如下:
- 輸出電壓:15kV/5kV/3kV
- 內(nèi)附15kV/5.0kV/3.0kV電動(dòng)無放電轉(zhuǎn)換開關(guān)。
- 型式:油浸變壓器
- 冷卻方式:油浸冷卻
4. 諧振電抗器KVDK-2700/270
KVTF-2700/270型諧振電抗器在本系統(tǒng)中作為主機(jī),由它與負(fù)載電容構(gòu)成串聯(lián)諧振回路,當(dāng)電抗器的感抗與電纜的容抗相匹配時(shí),達(dá)到諧振狀態(tài),產(chǎn)生系統(tǒng)高電壓輸出。電抗器設(shè)計(jì)采用優(yōu)質(zhì)硅鋼片,精密滾珠絲桿傳動(dòng),具有損耗低、品質(zhì)因數(shù)高、局放量小等優(yōu)點(diǎn)。其技術(shù)參數(shù)如下:
- 冷卻方式:油浸自冷
- 內(nèi)附?270kV/135kV/67kV電動(dòng)無放電轉(zhuǎn)換開關(guān);
- 電抗器具有自耦升壓功能,可滿足短段電纜試品試驗(yàn)要求。