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低频交流技术在外护套故障定位当中的设备应用.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 8 低频交流技术在外护套故障定位当中的设备应用 杨跃华 张汝红 朱吉珍 朱定康 傅 丛 湖南星电集团有限责任公司,湖南 长沙 410004 摘要:摘要:为实现对外护套故障快速查找和定位,提高外护套绝缘性,本文以“低频交流方波外护套故障定位系统开发”为案例,充分发挥和利用低频交流技术在外护套故障定位中的应用优势。首先,介绍低频交流技术原理以及具体应用。其次,从系统性能需求分析、系统运行原理设计、系统功能设计等方面入手,完成对该系统设计。最后,研究了系统低阻故障模式、高阻模式、低频交流快速定点模式、1Hz 方波定点模式四种测试模式,并总结了系统应用效益。结果表明:在低
2、频交流技术的应用背景下,本文所设计的低频交流方波外护套故障定位系统在外护套故障定位发挥出重要作用,保证外护套故障定位的高效性和精确性,完全符合预期设计标准和要求。希望通过这次研究,为相关人员提供有效的借鉴和参考。关键词:关键词:低频交流技术;外护套;故障查找;故障定位;系统设计 中图分类号:中图分类号:TM726 1 研究背景和意义 目前,部分企业在进行外护套故障查找和定位时,误以为只要外护套能够运行,不愿意查找外护套故障,同时,由于缺乏专业仪器和科学步骤,导致查找方法过于落后,无法实现精准查找,部分管理人员由于工作繁忙,没有过多精力查找故障,严重影响外护套的使用性能,导致其绝缘性不断下降1。
3、为解决这一问题,本文应用低频交流技术,开发一款功能强大、实用性强的低频交流方波外护套故障定位系统,通过开发和应用该系统可以为运维人员更好地评估电缆状态、定位外护套具体故障位置提供极大的便利,有效地预防外护套故障安全隐患问题,为保证电力系统供电的稳定性、可靠性和安全性提供重要的系统支持。所以,为充分发挥和利用低频交流技术的应用优势,如何科学地开发和应用低频交流方波外护套故障定位系统是技术人员必须思考和解决的问题。2 国内外研究现状 2.1 国外研究现状 早在70年代美国高电压公司就致力于超低频电缆检测方法的研究。他们采用了新的方法,生产的电缆检测设备能产生真正的高压正弦波,而且设备很轻,成本接近
4、直流测试系统2。实践也证实:使用超低频高压的固体绝缘电缆的击穿电压与使用交流工频所得到的电压值是相当的。新的设计方法,允许以通常的耐压水平测试负荷远远超过 5 微法的电缆进行测试,并且仅使用电压为 120V、频率为 60Hz(或 220 伏 50Hz)的电源3。德国赛巴公司在2012年研制出电力外护套综合检测的智能解决方案,可实现外护套耐压试验与绝缘状态评价、外护套故障点预定位、外护套故障点精定点三大功能4。2.2 国内研究现状 用于查找电缆外护套故障的方法一般有跨步电压法和电桥法,电桥法是利用电桥平衡原理,通过测量出电阻的偏离程度,利用电阻和电缆距离的关系可计算出故障点的位置,从而实现定位;
5、跨步电压法是通过测量不同点电势偏差程度,利用指针的偏转和摆动程度,从而实现故障点的定位。对于输电电缆外护套故障,最初并未引起国内相关人员的足够重视,外护套设备在国内起步较晚5。最开始时,完全照搬电缆主绝缘故障测试仪器,用来进行外护套故障定位。近几年随着电子技术的发展,逐步出现了以国外技术为参考,电桥法测距、跨步电压法定点的为主,以及高压发生器冲击,声磁时差法定点的技术。设备整体集成化程度不高,现场测试往往 5-6 个设备共同使用,才能完成测试工作。随着电缆运维单位对电缆外护套的重视程度越来越高,国产技术也在朝着集成化,智能化的方向发展6。3 低频交流技术概述 中国科技期刊数据库 工业 A 9
6、3.1 低频交流技术原理 低频交流技术作为一种重要的分频输电技术,通过借助交变频装置,不断地降低 50Hz 工频电力,使其降低为非工频状态,然后,对其进行高效化、安全化运输。另外,还可以采用可再生能源,对低频电力进行直接发送和传输,有效地降低线路电抗,使得线路输送容量得以大幅度提高7。3.2 低频交流技术具体应用 3.2.1 低频交流技术在外护套故障查找中应用 通过将低频交流技术科学地应用于外护套故障查找中,能够帮助电缆施工单位快速判断电缆敷设及安装质量的好坏,另一方面可以在日常的检修过程中,帮助检修人员判断电缆护套绝缘状况,如果存在外护套故障,可以快速进行故障定位,及时修复电缆最外层屏障,有
7、效防止电缆进水后引起主绝缘故障,保障输电电缆供电的可靠性8。低频交流技术在外护套故障查找中具体应用优势如下:(1)接线少,仅需 1 根高压测试线,1 根保护地线即可完成测试接线;(2)操作简单,每个步骤下,都有智能判断与相应提示;(3)测试结果形象直观,通过有无方波判断外护套故障点前后位置。(4)不受电缆敷设方式、导体截面大小、终端距离远近、是否存在多个故障点的影响。3.2.2 低频交流技术在电缆状态检测中应用 低频方波技术在电缆状态检测方面得到了越来越广泛的应用,如:电缆耐压试验,局放试验,介损老化试验等,都以低频交流方波为高压源9。此外,方波特征技术成熟,分段快速定位的原理,在配电架空线路
8、故障查找方面得到了越来越广泛的应用。4 低频交流方波外护套故障定位系统设计 4.1 系统性能需求分析 在低频交流技术的应用背景下,为实现对外护套故障的精确化、高效化定位,本文所设计的低频交流方波外护套故障定位系统必须满足以下性能需求:(1)功能多样,集成度高。该系统给高压电缆护套注入不同模式的低频方波信号,针对于不同的敷设类型与故障阻值,可以进行电缆状态诊断、故障电阻测量、快速故障分段、路径查找,护套精确定点。(2)无线接收、适用范围广。相较于传统的护套定点模式受电缆敷设环境的影响,(非直埋状态下跨步电压法定点效果不理想,声磁时差定点法,声音难以区分等)弥补了现有测试方法的诸多缺陷,现场测试操
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