CN212459918U - 一种超长配电电缆的局部放电定位装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种超长配电电缆的局部放电定位装置，该装置包括设置在电缆首端的脉冲信号发生器、振荡波电压发生器和信号接收装置以及若干设置在间隔的电缆接头上的容性传感器；所述容性传感器包括耦合单元、信号采集模块和4G模块，耦合单元由高压耦合电容和RLC耦合电路组成，信号采集模块采集的信号通过4G模块传输到信号接收装置，所述高压耦合电容预埋在电缆接头接地铜网与外半导电层之间，且其外接线与RLC耦合电路串联连接。本实用新型有效克服了由于电缆长度过长，局部放电信号衰减严重，难以检测到脉冲回波，对定位造成较大影响的缺点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统中配电电缆状态检测技术领域，具体涉及一种超长配电电缆的局部放电定位装置。
背景技术
电力电缆多采用埋地敷设，不占用地表资源，不容易受到大风、暴雨、雷电、积雪等恶劣天气的影响，运行过程中受机械损伤的可能性极小，因此，其正日益取代传统的架空线路，成为城市输配电网络的重要组成部分。然而电力电缆在投入运行期间仍可能出现各种故障，其发生的主要原因包括电缆本身质量差、安装过程中受损伤和在长期运行过程中的绝缘劣化。绝缘劣化带来的故障往往是整体的、全局化的。电缆本身会因运行年限过长发生老化，如果运行环境恶劣，绝缘劣化速度会加快。由于电缆受潮过程中内部夹杂微量水分，电缆绝缘内部会出现链状含水微孔，随着时间的推移会在绝缘内部产生树枝状路径并不断生长，在此期间电缆整体的绝缘电阻显著降低，介质损耗发生明显变化。最后水树枝转变为电树枝，引起局部放电，导致电缆击穿事故。局部放电检测技术是目前电力电缆现场检测的有效且常用的手段。
振荡波局部放电检测技术是目前常用且较为成熟的局部放电检测方法，其通过在电缆上施加阻尼衰减的正弦电压波形激发电缆绝缘内的缺陷，使其形成局部放电并通过耦合单元接收局放信号，通过时域脉冲反射法进行局部放电位置定位。然而在实际操作过程中，由于高频局部放电信号在电缆中传播衰减较为严重，对于长电缆局放脉冲信号往往难以完成两个电缆长度的传递就被噪声所淹没。
实用新型内容
本实用新型的目的是为解决上述技术问题及不足，提供一种超长配电电缆的局部放电定位装置。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种超长配电电缆的局部放电定位装置，包括设置在电缆首端的脉冲信号发生器、振荡波电压发生器和信号接收装置以及若干设置在间隔的电缆接头上的容性传感器；所述容性传感器包括耦合单元、信号采集模块和4G模块，耦合单元由高压耦合电容和RLC耦合电路组成，信号采集模块采集的信号通过4G模块传输到信号接收装置，所述高压耦合电容预埋在电缆接头接地铜网与外半导电层之间，且其外接线与RLC耦合电路串联连接。
作为本实用新型一种超长配电电缆的局部放电定位装置的进一步优化：所述配电电缆首端与末端均设有一个耦合单元。
作为本实用新型一种超长配电电缆的局部放电定位装置的进一步优化：所述高压耦合电容预埋在电缆接头的接地铜网与外半导电层之间，且高压耦合电容的信号接收电极与接地铜网之间通过绝缘胶带缠绕。
作为本实用新型一种超长配电电缆的局部放电定位装置的进一步优化：所述配电电缆每1km至少有一个电缆接头预埋有容性传感器。
作为本实用新型一种超长配电电缆的局部放电定位装置的进一步优化：所述RLC耦合电路包括并联的一个电感和一个电阻。
本实用新型具有以下有益效果：
一、本实用新型提供的装置通过在电缆内部预埋容性传感器，使得每个电缆接头都可以作为局部放电的接受点，极大地减少局部放电信号需要传播的距离，有效提高了局部放电检测的灵敏度；此外在电缆首端和末端也增加一个耦合单元，极大地减少了电缆内部局部放电衰减对局部放电检测灵敏度的影响。本实用新型的装置有效克服了由于电缆长度过长，局部放电信号衰减严重，难以检测到脉冲回波，对定位造成较大影响的缺点。
二、本实用新型采用了与局部放电信号较为相似的高斯脉冲作为注入脉冲可以最大程度的贴合实际的局部放电脉冲信号，脉冲信号强度可调保证最后一个耦合单元都可以完成时钟同步。
三、在每1km电缆中至少预埋一个电缆接头，可以有效提高电缆局部放电检测的长度上限。
四、本实用新型不再使用时域脉冲反射法进行定位，获得的每一个局部放电信号都没有在电缆中传播太远，因此其脉宽较短，色散效应对其影响较小。
附图说明
图1为本实用新型中高斯脉冲信号注入的示意图；
图2为本实用新型中时钟同步的示意图；
图3为本实用新型中电缆接头预埋电极的示意图；
图4为本实用新型中振荡波加压时的示意图；
图5为本实用新型中局部放电定位的示意图；
图6为本实用新型中局部放电定位的双端测量法示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种超长配电电缆的局部放电定位装置，包括设置在电缆首端的脉冲信号发生器、振荡波电压发生器和信号接收装置以及若干设置在间隔的电缆接头上的容性传感器；所述容性传感器包括耦合单元、信号采集模块和4G模块，耦合单元由高压耦合电容和RLC耦合电路组成，信号采集模块采集的信号通过4G模块传输到信号接收装置，信号采集模块采样率大于等于100MHz，所述高压耦合电容预埋在电缆接头接地铜网与外半导电层之间，且其外接线与RLC耦合电路串联连接。
本实用新型的配电电缆首端与末端均设有一个耦合单元，极大地减少了电缆内部局放衰减对局放灵敏度的影响。
本实用新型中的高压耦合电容预埋在电缆接头的接地铜网与外半导电层之间，且高压耦合电容的信号接收电极与接地铜网之间通过绝缘胶带缠绕，防止电极直接与地线短路。
为了同时保证长电缆局部放电被有效接收到，同时又尽可能的降低施工难度，不用每一个电缆接头都预埋容性传感器，但要保证所述配电电缆每1km至少有一个电缆接头预埋有容性传感器。
本实用新型中RLC耦合电路包括并联的一个电感和一个电阻。杂散电容较小可以忽略，该传感器在高频下具有较高的灵敏度，同时又可以有效屏蔽1kHz以下的类工频信号。
利用超长配电电缆的局部放电定位装置进行局部放电检测的方法，所述方法步骤如下：
步骤(1)、采用脉冲信号发生器向电缆中注入高斯脉冲信号，并通过每个容性传感器中的信号采集模块接收脉冲信号进行时钟同步；
步骤(2)、在电缆首端通过振荡波电压发生器施加振荡波电压，预埋在电缆接头的容性传感器通过信号采集模块采集局部放电信息；
步骤(3)、每个容性传感器将采集到的局部放电信息通过4G模块传输到信号接收装置；
步骤(4)、根据信号接收装置接收到的信号时间差直接判断局放位置在哪两个检测点中间，再通过两个检测点接受到的局放信息的时间差进行局部放电定位。
所述步骤(1)中通过电缆首端脉冲信号发生器注入脉宽为100ns、幅值为20V的高斯脉冲。对于长度较长老化严重的电缆，脉宽100ns，幅值20V的高斯脉冲信号难以传递到末端，则加大信号注入强度，直到最末端的局部放电信号接收装置可以有效接收到首端发射的脉冲信号。
在图1中，采用脉冲信号发生器向电缆中注入脉宽100ns的高斯脉冲信号，并使用每个信号采集模块接受脉冲信号进行时钟同步。
在图2中，通过各个容性传感器接收到的脉冲时间与各个传感器位置的计算时间差进行时钟同步。
时钟同步满足下面公式
式中xn为第n个预埋电容的位置，tn为第n个预埋电容接收高斯脉冲的时间与首端注入脉冲的时间差，v为高斯脉冲传播的波速。
在图3中，电缆接头安装过程中，在接地铜网安装之前在接头一端的电缆半导电层上预埋高压耦合电容，在高压耦合电容上缠绕绝缘胶带并引出一根绝缘线与外界的RLC耦合电路相连。
在图4中，在首端施加振荡波电压，同时在各个点检测局部放电信息。
在图5中，由于各个检测点的局放信号都可以检测到，因此可以通过时间差直接判断局放位置在哪两个检测点中间，再通过两个检测点的接受到的局部放电信息的时间差进行局放定位。局部放电定位的原理就是双端测量法，双端局部放电测量法示意图如图6所示，当局部放电发生时，局部放电信号沿长为L的配电电缆向两端传输，传输速度为v，传感器A和传感器B检测到局部放电信号波至时刻的时间分别为t1和t2，则局部放电源的位置距传感器A的距离为：(前提是保证A端和B端是同时工作的)
式中L为相邻两个耦合单元间的距离，v为局放传播的速度，t1为局部放电信号传递到近端第一个耦合单元的时间，t2为局部放电信号传播到远端第一个耦合单元的时间。
以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。
Claims (5)
1.一种超长配电电缆的局部放电定位装置，其特征在于：包括设置在电缆首端的脉冲信号发生器、振荡波电压发生器和信号接收装置以及若干设置在间隔的电缆接头上的容性传感器；所述容性传感器包括耦合单元、信号采集模块和4G模块，耦合单元由高压耦合电容和RLC耦合电路组成，信号采集模块采集的信号通过4G模块传输到信号接收装置，所述高压耦合电容预埋在电缆接头接地铜网与外半导电层之间，且其外接线与RLC耦合电路串联连接。
2.如权利要求1所述一种超长配电电缆的局部放电定位装置，其特征在于：所述配电电缆首端与末端均设有一个耦合单元。
3.如权利要求1所述一种超长配电电缆的局部放电定位装置，其特征在于：所述高压耦合电容预埋在电缆接头的接地铜网与外半导电层之间，且高压耦合电容的信号接收电极与接地铜网之间通过绝缘胶带缠绕。
4.如权利要求1所述一种超长配电电缆的局部放电定位装置，其特征在于：所述配电电缆每1km至少有一个电缆接头预埋有容性传感器。
5.如权利要求1所述一种超长配电电缆的局部放电定位装置，其特征在于：所述RLC耦合电路包括并联的一个电感和一个电阻。
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| CN202022155372.5U CN212459918U (zh) | 2020-09-27 | 2020-09-27 | 一种超长配电电缆的局部放电定位装置 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113189440A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-07-30 | 浙江图维科技股份有限公司 | 基于信号耦合技术的封铅连通检测装置及方法 |
| CN117154950A (zh) * | 2023-10-24 | 2023-12-01 | 北京中联太信科技有限公司 | 一种基于实时监测的绝缘水平监控在线调控系统 |
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