电缆局部放电测量常见干扰及抑制措施分析.doc

本文从电力电缆局部放电测量要求和试验特点分析测量中干扰的来源和途径，分析和阐述各种干扰的抑制措施，共同探讨、研究在测量系统设计、安装和使用过程中抑制测量干扰重要性和必要性。

关键词：电力电缆   局部放电   测量   干扰   抑制措施

一、前言
局部放电测量是挤包绝缘电力电缆产品检验中重要安全项目之一，电缆局部放电是指电缆绝缘中局部缺陷（如毛刺、杂质、气泡或水气等）被击穿引起的电气放电，其放电量可能极小，以10-12库仑(pC)计，但这种微小放电危害极大，若在电缆运行中长期存在，或将引起放电周围绝缘发热老化，导致绝缘性能下降，引发电力安全事故，因此，准确测量电缆局部放电十分必要。但准确测量除关注检验设备性能及精度外，还应特别关注各种干扰对测量产生的影响。

二、常见干扰来源及途径
（一）   电缆局部放电测量标准要求及试验特点
GB/T1206.2-2008和GB/T1206.3-2008挤包绝缘电力电缆标准要求,被试电缆在1.73U0(U0为电缆额定电压)下,应无任何由被试电缆产生的超过声明试验灵敏度的可检测到的放电,例行试验声明试验灵敏度应不大于10 pC,型式试验声明试验灵敏度应不大于5 pC。GB/T3048.12-2007局部放电试验方法标准要求，试验回路包括高压电源、高压电压表、放电量校准器、双脉冲发生器等组成，试验电源应是频率为49~61Hz交流电源，近似正弦波，且峰值与有效值之比应为√2±0.07。产生试验电压可以是变压器或串联谐振装置。试验步骤包括试验回路选择和连接、电量校准、施加电压和放电测量等。从试验设备和标准要求可知,电缆局部放电测量具有如下特点:
1、  设备庞大,试验室占据空间大,连接环节多。无论使用变压器式或串联谐振式高压设备,其额定电压输出容量一般都在100kV以上,其调压设备、高压设备、耦合电容器和控制设备等都很庞大,试验时,需将这些设备、试样和局部放电检测仪按试验要求连接一起,可见空间之大,环节之多。
2、  试样长,试验负载为电容性负载。短试样长度最小10m,长试样有时可达数千米,由于试验电压加于电缆屏蔽和导体上,中间为绝缘层,其试验时为电容性负载。
3、  试验电压高,局部放电检测仪输入放电脉冲信号电压小。试验电压为1.73 U0,对于额定电压35kV电力电缆中C类电缆,试验电压为45kV。采用JF2000局部放电检测仪测量局部放电，其输入放电脉冲信号电压每升高0.1V,仪表读数增加10 pC,而放电测量值通常小于10 pC,可见放电脉冲信号电压之小。

(二)干扰的产生和影响
从电缆局部放电测量标准要求及试验特点分析,电缆局部放电测量系统是大型、高灵敏度的试验设备,它在试验过程中极容易受到干扰,常见干扰和对测量的影响为以下几个方面:
1、电源质量的干扰。试验过程高压电压表是测量试验电压有效值,而绝缘产生最大放电通常在峰值电压时刻,电源正弦波的品质不好,会引起试验电压峰值偏差,标准规定的试验电压为电压有效值,因而会造成局部放电测量误差,此外,交流电源频率和电压稳定性对测量也存在影响。
2、电磁辅射的干扰。无线电设备的电波发射、电气设备的运行、发动机的点火和自然界中的雷电等都会产生电磁辐射,空间中,电磁辐射极其复杂,每一种电磁辐射都具有频率、波长和能量。在电缆局部放电测量时，测量系统中存在RLC回路，且被试电缆是良好的电磁干扰的接收天线，当接收到的电磁波中存在频率与测量系统中RLC回路的谐振频率接近时，就会引起测量系统的电压波动，当两频率一致时，RLC回路产生自激谐振，测量系统的电压波动更大，形成对测量系统干扰。
3、接地系统的干扰。在测量系统中，接地系统是试验安全的重要保障之一，又作为测量系统试验回路的低压端，因此，十分重要。由于大地是不良导体，它无法阻止干扰传播，特别电缆企业内运行使用的大功率马达和可控硅调速等产生大量噪声和干扰，给大地和接地网络造成大量干扰，若测量系统接地措施不正确或接地不良，极易将干扰引入测量系统。
4、实验回路接不良引起的电晕和设备内部放电的干扰。电晕和设备放电本身就是一种放电，局部放电测量无法区分是电晕或绝缘击穿放电。
5、金属物体悬浮电位的放电的干扰。测量系统内金属物体悬浮电位的放电，本身就会干扰放电测量，测量系统外金属物体悬浮电位的放电，会产生电磁辐射等干扰，它也是局部放电测量干扰源。

三、根据干扰来源与途径采取的抑制措施
由于电缆局部放电测量系统仪器仪表灵敏度极高，试验电压高，试验室占据空间大，其干扰抑制难度极大，因此，在设计、安装和试验过程中，应有效采取措施抑制干扰对测量的影响。抑制措施很多，但应根据几种干扰来源与途径以及局部放电测量系统特点，采用最为合理有效方法，从电源、空间、接地和测量系统内部等四个方面抑制干扰影响，并为局部放电测量提供良好的背景条件。
（一）   电源方面
  提高放电测量的准确性必须提高电源质量，电源质量好坏与其连接的电网关系密切，电源线是电网干扰传入用电设备产生的干扰传到电网的主要途径，电源电压不稳，正弦波变形是由于线路存在高次谐波，用电设备是高次谐波产生的主要来源，电网中大功率设备多，各种电气开关通、断频繁，所产生的高次谐波量很大，电源质量必然较差。因此，就对电源采取下列措施：
1、  尽可能使用独立的供电系统，独立使用电源变压器和配电设施。试验供电尽可能不使用厂区电网作电源，电缆企业内，挤塑机、拉丝机、交联机等大功率设备很多，其工作时大量产生高次谐波，而企业外大电网的电源质量普遍较好。
2、  配电设施到试验区应采用专用电缆连接，长度最好为150m～200 m，电缆采用两芯分相铜带屏蔽，另加电焊机线作为接地。这有利于高次谐波的衰减和抑制电源输送过程再次受到电磁辐射干扰。
3、  电源进入试验区前，应采用双屏蔽隔离变压器，将供电回路与试验回路隔离开，也可隔离部分高频干扰。
4、  隔离变压器后连接低通电压滤波器，截止频率应尽可能低，选择性地阻拦和分流高次谐波，又能使交流频率的电源顺利通过。它还有利于交流电压状态稳定。
5、  控制、测量回路和照明的供电，应与高压用电的供电分开，使用独立线路，其进入试验仪器前也应进行上述处理。
经过以上各级处理，基本能抑制电源质量的干扰。
（二）   空间方面
  空间是电磁辐射传播途径之一，屏蔽是抑制电磁辐射干扰最好方法，同时，电缆局部放电测量系统应远离电磁辐射干扰源。
1、  电缆局部放电测量系统安装选址应尽量避开干扰源，远离如高压输电线路等强电磁干扰，在电缆企业内，更应避开挤塑机、拉丝机等大功率设备。

2、  建造屏蔽室，是抑制空间电磁辐射最好的方法。由于试样电缆试验时极易接收空间电磁辐射，因此，屏蔽室建造质量关系重大。建造时，采用的钢板厚度应为2mm及以上，焊接密闭程度要好，应采用无缝焊接，出入屏蔽室的门应尽量少，关闭时应不留间隙或钢板遮盖间隙，电源导线入口应双层屏蔽处理，低通电压滤波器应单独屏蔽，并以屏蔽室的某面墙作为低压滤波器屏蔽的一面，滤波后的电源从这面墙引入试验设备。同时，所建造屏蔽室空间应足够试验使用。

（三）   接地系统
接地系统作为测量系统与外部连接的又一通道，是外部干扰传入测量系统又一途径，它也是各种干扰在屏蔽或设备金属外壳产生静电向大地排放的通道，且关系试验安全，其制作十分重要。
1、  采用独立的接地系统，不与企业内电网接地或其它接地网共用接地。防止其它接地网的干扰通过接地系统引入屏蔽室和测量系统。
2、  测量系统中，接地系统既是接地线，又是整个测量系统的低压端，接地系统通过的电流较大，为了减少接地引起的电压降影响测量的准确性，接地系统制作应尽可能般要求在1Ω以下，且应小于周围接地网电阻。
3、  测量系统采用单点接地，屏蔽室应座落在与大地绝缘电阻不小于1000MΩ的绝缘地坪上，除单根专用接地棒外，测量系统没有与大地连接的其它通道。多点接地形成的循环回路受电磁干扰会产生感应电流，感应电流进入屏蔽或测量会形成新的电磁干扰，单点接地可以最大限度抑制大地这一不良导体干扰的影响，同时，系统屏蔽和内部各设备连接到接地，也应遵循单点接地的原则。

（四）   测量系统内部
测量系统内形成的干扰对电缆局部放电测量最为直接，应十分重视。
1、  测量系统使用的设备和导线应有足够绝缘强度，变压器绕组用漆包线绝缘等级应有足够高，防止设备内部和测量系统电晕或放电，调压设备的变压过程应采用低火花设计，并采用铁制屏蔽外壳。同时，高压输出前应滤波，抑制前端设备的电晕、火花或其它干扰的影响。高压滤波器一般设计成T型或TT型，也可以L型，但必须有效，它的阻塞频率应与局部放电检测仪的频带相匹配。
2、  测量系统安装时，设备间应保持较好间隔距离，试样电缆安装和放置空间应足够大，防止电晕发生，设备之间和接地系统等每一处导线连接都应牢固可靠，防止接触不良产生放电或火花。
3、  试验时，试样应离地，试样电缆与高压连接端头和另一端头都应采用邝电晕出现的试验终端，如试验终端使用变压器油的，应经常烘烤去除油中水分，保持足够绝缘。应避免屏蔽室内局部放电测量系统与加热循环设备或冲击电压设备等同时开机使用，防止内部产生电磁辐射干扰。
以上措施基本能够抑制干扰对测量的影响，但若因背景条件太差，测量系统仍固定相位的干扰信号存在，局部放电检测仪应设计成可开窗式，在空载试验时，开窗将干扰避开。

四、结束语
电线电缆是关系人身财产安全的重要产品，局部放电测量是评价电线电缆质量安全的重要指标之一，准确测量是避免造成检验结果误判和错判最好方法。通过本文，本人把实际工作中学到的、遇到的和个人的一些认识和经验给予总结分析，目的是为了让电缆局部放电测量系统使用者和操作人员引起重视，以便在设计、安装和试验过程中时刻注意抑制测量干扰。

参考文献：
【1】标准GB12706.2-2008和GB12706.3-2008《额定电压1kV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)挤包绝缘电力电缆及附件》
【2】标准GB/T3048.12-2007《电线电缆电性能试验方法第12部分:局部放电试验》
【3】标准JB/T10435-2004《电缆局部放电测试系统检定方法》
[2010-10-7 20:20:15 Last edit by handsomeland]