[发明专利]基于UHF与HFCT联合的电力电缆局部放电检测系统

说明书

本发明涉及一种针对金属护层交叉互联方式下三相电力电缆绝缘的局部放电检测，为提出对电力电缆绝缘局部放电缺陷进行诊断和识别的基于特高频和高频电流联合的电力电缆局部放电检测系统。为此，本发明采用的技术方案是，基于UHF与HFCT联合的电力电缆局部放电检测系统，包括：依次串接的特高频信号采集单元、数据采集及传输单元；依次串接的高频信号采集单元、数据采集及传输单元；主机和无线同步模块。本发明主要应用于相电力电缆绝缘的局部放电检测。

技术领域

本发明涉及一种针对金属护层交叉互联方式下三相电力电缆绝缘的局部放电检测，特别是涉及一种基于双CT法的双端局部放电故障检测，具体讲,涉及基于UHF与HFCT联合的电力电缆局部放电检测系统。

背景技术

交联聚乙烯电缆(Cross-linked Polyethylene,XLPE)是构成城市供电和主网架的重要环节，由于采用直埋、排管、沟道和隧道等方式敷设，敷设环境与使用状态会极大影响电缆寿命，在投入使用后，不仅受到电场作用、机械作用、热作用，还受到环境因素的影响，在这些因素的共同作用下，电缆绝缘易发生老化，导致局部放电，这是引发电网事故的重要原因。运行经验表明，投运初期(一般为1-5年)电缆及附件或敷设安装的质量问题易发生局部放电，引起绝缘故障；投运中期(5-25年)电缆发生的故障类型较多，如由于受到外力破坏而导致电缆绝缘受损、电缆附件界面发生放电、电缆绝缘老化等引起的线路故障；投运末期(25年后)电缆附件发生老化或电缆绝缘的电老化、热老化导致电缆线路发生局部放电，导致绝缘故障的概率急剧增加。因此，为保证电缆安全可靠的运行，对其绝缘进行实时监测显得尤为重要。

然而，国家电网公司和南方电网公司所属电力公司每年均有多起电力电缆绝缘故障发生，造成巨大经济损失和社会影响。典型的如2016年6月西安变电站发生爆炸，起因是某处XLPE 电缆中间接头击穿，造成8.65万户用户停电。截至2012年底，国家电网公司系统在运6-500kV 电缆线路总长度为312441公里，同比增加29800公里，增长10.5％，其中XLPE电缆占据99.0％， 2012年国家电网公司系统共发生电缆设备故障1844回次。传统的离线检测方法增加了电力设备运行费用和停电时间，甚至增加设备的故障率，并且在检修间隔还是会有故障发生的概率，已经无法满足电力生产和人民生活的实际需求。因此，亟需对电力电缆实行状态检修，对设备运行状况进行实时和定时的检测，如何准确，有效判断运行中的电力电缆绝缘是否被击穿，根据运行状态和绝缘的劣化程度，确定检修时间和措施，减少事故的发生频率，找出相应特征信号能够表征电力电缆绝缘性能良好，并给出相应判据，提高系统运行的安全可靠性，是目前长距离电缆绝缘局部放电检测的关键。

目前对于高压电力电缆检测技术中，应用最广泛的主要是局部放电法，主要采用如下几类传感器：1)基于罗氏线圈原理研制的传感器，超高频电感法等电磁感应传感器；2)基于电容耦合原理研制的传感器；3)基于超声波原理研制的传感器。

高频电流法是电力电缆局部放电检测中的常用方法，通过XLPE电缆接头接地线上或电力电缆本体上安装高频电流传感器(High Frequency Current Transformer,HFCT)，可以耦合高频脉冲电流流经通路上所产生的电磁场信号。高频电流法的检测频带通常在几百千赫兹到几十兆赫兹，能够有效地获取局部放电信号。高频电流传感器安装方便，是一种非侵入式的检测方法，安全可靠，高频电流传感器采用Rogowski线圈结构，当一次待测导体中加载电流时，传感器通过Rogowski线圈在二次测产生感应电动势，同时在线圈的输出端并联一个积分电阻，通过积分电阻上的电压输出反映一次导体中的电流。

特高频检测法(ultra high frequency,UHF)是指电力设备内发生局部放电时的电流脉冲(上升沿为纳秒级)能在内部激励频率高达数GHz的电磁波，通过检测这种电磁波信号来实现局部放电检测。特高频检测法检测频段高(通常为300-3000MHz)，具有抗干扰能力强，检测灵敏度高等优点，可用于电力设备局部放电类缺陷的检测、定位和故障类型识别。