电力电缆耐压试验用局部放电检测装置及检测方法

摘要

本发明提供了一种电力电缆耐压试验用局部放电检测装置及检测方法，检测装置包括传感器和数据采集装置，所述传感器由并联的电阻、可饱和电感和保护间隙组成，传感器一端与电力电缆外屏蔽层连接，传感器另一端接地，数据采集装置与传感器连接，电缆产生局部放电时，局放电流经传感器在电阻上产生压降，被数据采集装置采集拾取，低频信号被可饱和电感吸收滤除，实现对电容型电力设备局部放电高频信号的高灵敏度拾取，低频信号被可饱和电感吸收滤除，滤除低频干扰信号，具有很好的接地安全性和低频信号抗干扰能力，从而准确的检测电力电缆绝缘状态，发现绝缘缺陷并且及时处理。

说明书

技术领域

本发明涉及电力电缆试验装置，尤其涉及电力电缆耐压试验用局部放电检 测装置及检测方法。

背景技术

随着城市用电负荷持续快速增长，对供电可靠性的要求越来越高，城市配 网全面实现电缆化是适应高可靠性和节约空间的发展方向。随着电缆应用数量 的增多及运行时间的延长，电缆故障的检测和排查困难也越来越多。为了保障 电缆的安全可靠运行，一般选取对电力电缆作耐压试验的同时，利用传感器对 局部放电进行检测。局部放电的检测都是以局放所产生的各种现象为依据，通 过能表述该现象的物理量来表征局放的状态。根据检测原理的不同，目前对电 力电缆局部放电检测的传感器主要有以下几种：

1)电磁耦合法

电磁耦合法测量电缆局部放电，其核心器件为罗戈夫斯基线圈，将线圈放 在电缆附件上，穿过电缆屏蔽层的接地线，当电缆发生局部放电时会在线圈上 感应出脉冲电压，据此检测局放。该方法测量回路与高压电缆无直接的电气连 接，从而可以很好的抑制噪声，整套装置体积小，安装方便，便于携带，适于 现场操作。但是在检测时高频信号本身较弱，经过罗戈夫斯基线圈后衰减严重， 影响局部放电检测灵敏度。

2)电容耦合法

电容耦合传感器是从局放信号的电场中耦合能量，直接得到电信号。电容 耦合法可以利用电缆及其接头中已有的金属结构，也可以另外安装金属容性电 极从而直接耦合获取放电产生的脉冲电流信号。外置式高频信号衰减大，内置 式需要破坏电缆表层，因此安装工艺和技术要求复杂，在实际中实施困难。

3)超声波法

电力电缆内发生局部放电的时候，除了伴随着电荷的转移和电能的损耗外， 会伴有声波发射现象，使用超声波传感器，能够探测出电缆和电缆附件中的局 放现象。

超声波法的主要缺点在于超声波信号传输会有严重的衰减，超声波会在不 同媒质界面上产生反射和折射，在波特性阻抗不匹配的两种界面上产生衰减， 波阻抗特性相差越多，超声波信号衰减就越厉害，正是由于衰减使得难以准确 量化超声信号幅值与实在局放量的关系。

综上所述，电力电缆局部放电传感器多种多样，但是在抗干扰能力，检测 灵敏度等方面均无法达到满意的结果。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种电力电缆耐压试验用局 部放电检测装置及检测方法，实现对电容型电力设备局部放电高频信号的高灵 敏度拾取。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电力电缆耐压试验用局部放电检测装置，包括传感器和数据采集装置， 所述传感器由并联的电阻、可饱和电感和保护间隙组成，传感器一端与电力电 缆外屏蔽层连接，传感器另一端接地，数据采集装置与传感器连接，电缆产生 局部放电时，局放电流经传感器在电阻上产生压降，被数据采集装置采集拾取， 低频信号被可饱和电感吸收滤除。

进一步，所述数据采集装置采用示波器、电压检测探头或数据采集卡。

进一步，所述电阻采用阻值50Ω电阻。

进一步，所述可饱和电感饱和前电感值>200uH，饱和后电感<5uH。

一种电力电缆耐压试验用局部放电检测方法，将电阻、可饱和电感和保护 间隙并联组成传感器，传感器一端与待测试电力电缆外屏蔽层连接，传感器另 一端接地，电力电缆通电并逐渐提高电压，当电力电缆产生局部放电，低频信 号通过可饱和电感吸收，滤除低频干扰信号，高频信号经电阻产生的电压信号 通过数据采集装置拾取，出现电压过大时保护间隙放电形成接地。

进一步，待测试电力电缆通过高压电位器与电源连接，通过高压电位器调 节输入电力电缆电压。

进一步，所述高压电位器为数字式电位器。

进一步，所述电源用独立的380V供电，电源变压器封闭在铍镆合金材料制 成的盒子内，盒子外壳接地。

本发明用于电力电缆现场耐压试验局部放电检测装置，包括传感器和数据 采集装置，电缆产生局部放电时，局放电流经传感器在电阻上产生电压信号， 电压信号被数据采集装置采集拾取，实现对电容型电力设备局部放电高频信号 的高灵敏度拾取，低频信号被可饱和电感吸收滤除，滤除低频干扰信号，当出 现电压过大时保护间隙放电形成安全接地，对于被测电力设备的接地没有影响， 具有很好的接地安全性和低频信号抗干扰能力，从而准确的检测电力电缆绝缘 状态，发现绝缘缺陷并且及时处理。

同时，传统检测装置无法直接接地，不能直接安装在电缆外部，由于本发 明检测装置的传感器由并联的电阻、可饱和电感和保护间隙组成，可饱和电感 用于滤除低频信号，保护间隙在电压过大时击穿，保证了传感器及人员安全， 检测装置可以直接连接在电力电缆外部，安装简便。

进一步，所述电源用独立的380V供电，电源变压器封闭在铍镆合金材料制 成的盒子内，盒子外壳接地，采取屏蔽措施避免变压器产生电磁干扰，影响检 测过程。

附图说明

图1是局部放电检测装置的结构示意图；

图2是电缆与传感器阻抗网络的等效电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

参见图1所示，本发明电力电缆现场耐压试验局部放电检测装置包括电力 电缆局部放电内置式传感器，该传感器由电阻1，可饱和电感2和保护间隙3 的并联网络构成。其中传感器一端接电缆的外屏蔽层，另一端接地，电缆产生 局部放电时，局放电流经传感器在电阻1上产生压降，被数据采集装置采集拾 取，低频信号被可饱和电感2吸收滤除。

进一步，所述数据采集装置为示波器、电压检测探头，进一步的有数据采 集卡以及相应的局部放电分析软件。

电阻1，采用阻值50Ω的电阻，便于信号电缆的匹配，有利于高频局部放 电信号的拾取。

可饱和电感2，饱和前电感值>200uH，饱和后电感<5uH，对于工频信号以 及各次谐波阻抗很小，可以忽略，保证电缆外屏蔽层的可靠接地，不影响电力 电缆安全接地。

保护间隙3，为了防止电力电缆屏蔽层的暂态电压抬升对传感器回路的破 坏，加入保护间隙，在电压过大时击穿，保证了传感器的安全。

同时，本发明还提供了一种检测装置的电力电缆耐压试验用局部放电检测 方法，将电阻1、可饱和电感2和保护间隙3并联组成传感器，传感器一端与待 测试电力电缆外屏蔽层连接，传感器另一端接地，电力电缆通电并逐渐提高电 压，当电力电缆产生局部放电，低频信号通过可饱和电感2吸收，滤除低频干 扰信号，高频信号经电阻产生的电压信号通过数据采集装置拾取，出现电压过 大时保护间隙放电形成接地。待测试电力电缆通过高压电位器与电源连接，通 过高压电位器调节输入电力电缆电压。

进一步，所述高压电位器为数字式电位器。电源用独立的380V供电，电源 变压器封闭在铍镆合金材料制成的盒子内，盒子外壳接地。

如图2所示，为使用本发明进行局部放电测量时的等效电路。

其中，电阻1，可饱和电感2和保护间隙3组成传感器网络，电缆等效电 路包括放电间隙g4、电容Cg5、电容Cb6、电容Cm7；电容Cg5为空气间隙 的电容，电容Cb6是与保护间隙串联的介质电容，电容Cm7则为除电容5Cg、 电容6Cb以外的绝缘完好部分的电容。由于电容5Cg在较低电压时就开始放电， 故等效地用放电间隙g4与电容Cg5并联来表示，电阻Zs8为电源的阻抗。

本发明优点如下：

1引入了可饱和电感，同时实现了对低频信号的滤除和对高频局部放电信 号的准确获取；

2检测阻抗参数的选取有利于信号的传输；

3在线路出现过电压时，保护间隙击穿，可以有效的对整个局部放电检测 装置进行保护，保证了该检测装置的安全。