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世通計量檢測集團始建于2005年,總部位于廣東東莞,世通計量校準投資集團,是專業從事東莞東坑鎮儀器校準、儀器校正、儀器校驗、儀器外校、儀器檢測、量具校準、內校員培訓的綜合計量校準實驗室.儀器進行校準并...
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世通計量檢測集團始建于2005年,總部位于廣東東莞,世通計量校準投資集團,是專業從事東莞東坑鎮儀器校準、儀器校正、儀器校驗、儀器外校、儀器檢測、量具校準、內校員培訓的綜合計量校準實驗室.儀器進行校準并出具符合ISO、UL、3C、CQC、CE及客戶驗廠審核等要求之校準證書/報告.集團設有兩大計量校準實驗室:東莞市世通儀器檢測服務有限公司校準實驗室和江蘇世通儀器檢測服務有限公司校準實驗室兩大計量檢測基地。世通計量校準實驗室是依據中是依照《中華人民共和國計量法》及有關計量法規、行政管理規定,經工商注冊、質量技術監督標準考核合格的,具有完全合法的第三方公正校準實驗室。本實驗室已通過合格評定認可委員的認可,認可證書號為CNASL3170,因此獲得與CNAS簽署互認多邊協議和地區實驗室認可機構承認,所出具的校準證書得到實驗室認可合作組織多邊互認協議(ILAC-MRA)其他成員的承認和認可。所出具的數據均可溯源至計量基準和單位制(SI),所出具的證書、報告完全滿足ISO/IEC17025和ISO9000族的溯源性要求。
世通計量檢測校準公司以的法人資格向客戶提供專業化和的校準、檢測、培訓等計量技術服務。我們愿興與您攜手共進,并期許成為您值得信賴的工作伙伴!
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東莞東坑鎮儀器校準為你淺談電纜緣檢測過程中部放電量的校準及定位問題
【摘要】運行中的電纜當發生了樹枝狀老化時,為了保證電纜的可靠運行,及時發現異常現象,掌握電纜緣的老化狀態,以避免事故的發生,對電纜緣老化檢測方法的就顯得尤為迫切,尤其是對電力運行部門及用戶,如何找到一種切實可行的辦法來檢測現場運行電纜的緣成了急需的問題。
【關鍵詞】電力電纜;緣檢測;部放電;校準定位;脈沖幅值;檢測阻抗;功率因數
0 引言
與架空線路相比較,電力電纜的主要優點是:①因受外界因素(如雷害、風害、鳥害等)的影響小,所以它的供電可靠性高;②電力電纜是埋入地下的,工程隱蔽,所以對市容環境影響較小,即使發生事故,一般也不會影響人身安全;③電纜電容較大,可改善線路功率因數。
1 放電量的校準
在部放電測量中測試儀器上出現的信號(脈沖幅值),究竟代表多大的放電量,需要通過放電量的校準才能確定。
電測法部放電檢測系統的定量校正是根據視在放電量的定義,如果定量校正試品Cx產生的部放電量,可以用幅值為U0的方波電壓源串聯小電容C0組成人工模擬支路并將產生的放電量q0注入與Cx兩端,此注入的電荷量為q0=U0C0,這時在部放電檢測儀的顯示器上可測得脈沖高度H0,則放電量的分度系數為:
經過校正后,應保持檢測系統連接回路不變以及系統的放大倍數等其它參數都不改變,即保持檢測系統分度系數不變。曲調校正用的人工模擬支路后,對試品按試驗規程施加試驗電壓。當試品產生放電時,在顯示器上讀得的脈沖高度為H ,則試品的視在放電量為:
標準《部放電測量》推薦了直接法和平衡法測量回路的直接校正電路,如圖所示。如果將人工模擬支路產生的放電量q0注入檢測阻抗Zd兩端稱為間接校正,采用間接校正方法得到的分度系數進行放電量標定時,實際的放電量是分度系數K0、回路衰減系數Kl以及脈沖高度H三者的乘積,其中回路衰減系數Kl通常以測量方式求得,其方法是:采用間接校正回路測得分度系數K,采用直接校正回路測得分度系數K′,則:
(1)直接校準
將已知電荷量Q0注入試品兩端稱為直接校準,其目的是直接求得指示系統和以視在放電量Q表征的試品內部放電量之間的定量關系,即求得換算系數K。這種校準方式是由 GB/T7354-2003 推薦的。直接法和平衡法測量回路的直接校準電路,如圖1所示,其方法是:接好整個試驗回路,將已知電荷量q0=U0C0注入試品兩端,則指示系統響應為LN。取下校準方波發生器,加電壓試驗,當試品內部放電時,指示系統響應為LX,此時可換算系數為:
式中:N1為部放電儀放大器測量時的倍率檔位(1-5),N2為部放電儀校正時的檔位(1-5)(此時倍率為每檔 10 倍,第 5 檔為放大倍數大,否則應為 N2-N1)。
則測試的視在放電量 Q 為:
式中:Q 為視在放電量,pC;U0為方波電壓幅值,V;C0為電容,pF;KH為換算系數。
為了使校準保證有一定的精度,C0必須滿足下式:
式中:Cm為測量阻抗兩端的等值電容。
(a)并聯法直接校正回路 (b)串聯法直接校正回路 (c)平衡法直接校正回路
(2)間接校準
將已知電荷量Q0注入測量阻抗Zm兩端稱為間接校準,其目的是求得回路衰減系數K1,并由校準脈沖相比較而直接讀出放電量值。直接法和平衡法測量回路的間接校準電路,如圖2所示。
(a)并聯法間接校正回路 (b)串聯法間接校正回路 (c)平衡法間接校正回路
圖2中的是高壓對地的總雜散電容,其值隨試品和試驗環境的不同而變化,是個不易測得的不定值。因此,通常以測量的方式求得回路衰減系數K1,其方法是:接好整個試驗回路,將已知電荷量Q0注入測量阻抗Zm兩端,則指示系統響應為β。再以一等值的已知電荷量Q0注入試品Cx兩端,則指示系統響應為β′。這兩個不同的響應之比即為回路衰減系數K1:
則視在放電量:
直接校準時,加電壓試驗的校準方波發生器需脫離試驗回路,不能與試品內部放電脈沖直觀比較。間接法校準時,校準方波發生器可接在試驗回路并能與試品內部放電脈沖進行直觀比較。
2 干擾抑制
2.1 干擾的形式
在部放電測量中,往往由于外部干擾信號的影響而使測試結果產生誤判斷,甚至會使測試無法進行,因此有效地消除和抑制干擾是部放電測量的重要環節。部放電測量時的干擾主要有以下幾種形式:
(1)電源網絡的干擾;
(2)各類電磁場輻射的干擾;
(3)實驗回路接觸不良、各部位電暈及試驗設備的內部入電;
(4)接地系統的干擾;
(5)金屬物體懸浮電位的放電。
2.2 干擾的抑制措施
(1)各個通道間盡可能拉開一定的距離,特別要避免通過高阻相連。 例如多路信號傳遞時本可共用一個集成片子,為避免不同通道間干擾分別選用幾個片子。
(2)采用單點接地。多點接地時容易在地線回路上有環流引起共模干擾。各個部件、單元均自成回路,不要共用地線,特別是數字電路和模擬電路的地線更需分開,以防止相互間的共模干擾。
(3)隔離。信號通過一定的隔離措施再傳遞到另一單元,以避免各單元間的相互干擾。常用的隔離方式有:隔離變壓器、光電耦合器、光電光纖信號傳輸。
(4)高壓引線選用較粗的銅導線,在接線處均套上均壓罩,以保證在被試品上發生部放電是高壓導線無電暈放電。
(5)為了防止電源噪聲流入到測量回路來,以及被試品放脈沖流到電源去,在電源和測量回路間接入一個低通濾波器。它不但可以濾去從電源來的高頻干擾信號,而且還可以改善電壓波形和阻止試樣中放信號被變壓器入口對地分布電容所短路。 (6)屏蔽技術。通常用金屬材料或磁性材料把所需屏蔽的區域包圍起來,使屏蔽體內外的“場”相互隔離。另外,工控機采用屏蔽機箱。機箱的屏蔽材料一般采用銅板、鐵板、鋁板、涂鋅板等,厚度約為 2.2-0.8mm。這些金屬板對電場、高頻磁場和電磁場的屏蔽效能都很大,可達到160dB。
(7)平均技術。這是用軟件即數據處理的方法抑制干擾,主要是隨機性干擾。采用平均技術需確定采樣率、每次采樣樣本的容量以及樣本數,而這些采樣值的采樣周期必須是嚴格相同的。
(8)濾波技術。使用各種帶通濾波器可有效地消除和抑制連續的周期性干擾。帶寬和中心頻率的選擇視干擾信號的頻帶而定。窄帶抗干擾性好,能抑制通頻帶以外的干擾信號,但也容易造成信號某些頻率成分的過分丟失;寬帶雖可測得信號的頻率成分比較豐富,但又不利于抑制干擾。除了硬件濾波外,還可利用數字濾波技術抑制干擾,主要針對連續的周期性干擾,可用于部放電脈沖信號的監測中。
3 電纜長度測量與部放電定位
3.1 電纜部放電單端定位法
當部放電發生時,放脈沖從放電點向電纜兩側傳播。其中一個入射波經過沿電纜線的衰減和畸變后直達測量端,由檢測回路響應后,經檢測阻抗進入檢測裝置放大并顯示,稱為直達脈沖,另一個反向傳播的放電脈沖先到達遠端發生反射,反射波沿電纜全長 L 傳播到達測量端經檢測回路顯示,稱為反射脈沖,如圖 3 所示。
如果直達脈沖和反射脈沖都能被識別,就可很容易地確定部放電位置。設直達脈沖到達檢測儀的時間為 t1,反射脈沖到達檢測儀的時間為t2,則由兩個脈沖的時間差△T可確定放位置:
3.2 利用同步收發儀進行電纜部放電雙端定位
部放電單端定位法步驟簡單,操作簡便,但在實際應用中,由于反射的脈沖太弱,或存在其他反射脈沖、噪音以及波形失真帶來的干擾,使用這種簡單的單端測量方法,比較難實現放點的定位。因此,如果第二個脈沖(反射脈沖)能夠明顯強于噪音信號,定位就會容易得多。
在測量時,為了增強反射脈沖,使之能夠從背景噪音中突顯出來,可以使用同步收發儀。該儀器包括一套放電觸發單元和一個脈沖發生器,其基本工作原理是利用放電觸發單元探測到一個小的脈沖后,再利用脈沖發生器注入一個很大的脈沖,這樣便可確保在電纜的測量端能夠檢測到一個“反射”的脈沖。這種定位方法非常簡單,只要部放電脈沖清晰,且使用同步收發儀時方法規范,定位結果就會清晰明確。
4 結束語
隨著電纜應用成本的下降和城網改造計劃的實施,采用地下電力電纜線路取代架空輸電線路的輸配電方式已成為城市輸配電網今后發展的主要趨勢。因此,掌握電纜緣的老化狀態,對電力事故的預防及控制都有重要的指導價值。
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世通計量檢測集團始建于2005年,總部位于廣東東莞,世通計量校準投資集團,是專業從事東莞東坑鎮儀器校準、儀器校正、儀器校驗、儀器外校、儀器檢測、量具校準、內校員培訓的綜合計量校準實驗室.儀器進行校準并出具符合ISO、UL、3C、CQC、CE及客戶驗廠審核等要求之校準證書/報告.集團設有兩大計量校準實驗室:東莞市世通儀器檢測服務有限公司校準實驗室和江蘇世通儀器檢測服務有限公司校準實驗室兩大計量檢測基地。世通計量校準實驗室是依據中是依照《中華人民共和國計量法》及有關計量法規、行政管理規定,經工商注冊、質量技術監督標準考核合格的,具有完全合法的第三方公正校準實驗室。本實驗室已通過合格評定認可委員的認可,認可證書號為CNASL3170,因此獲得與CNAS簽署互認多邊協議和地區實驗室認可機構承認,所出具的校準證書得到實驗室認可合作組織多邊互認協議(ILAC-MRA)其他成員的承認和認可。所出具的數據均可溯源至計量基準和單位制(SI),所出具的證書、報告完全滿足ISO/IEC17025和ISO9000族的溯源性要求。
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東莞東坑鎮儀器校準為你淺談電纜緣檢測過程中部放電量的校準及定位問題
【摘要】運行中的電纜當發生了樹枝狀老化時,為了保證電纜的可靠運行,及時發現異常現象,掌握電纜緣的老化狀態,以避免事故的發生,對電纜緣老化檢測方法的就顯得尤為迫切,尤其是對電力運行部門及用戶,如何找到一種切實可行的辦法來檢測現場運行電纜的緣成了急需的問題。
【關鍵詞】電力電纜;緣檢測;部放電;校準定位;脈沖幅值;檢測阻抗;功率因數
0 引言
與架空線路相比較,電力電纜的主要優點是:①因受外界因素(如雷害、風害、鳥害等)的影響小,所以它的供電可靠性高;②電力電纜是埋入地下的,工程隱蔽,所以對市容環境影響較小,即使發生事故,一般也不會影響人身安全;③電纜電容較大,可改善線路功率因數。
1 放電量的校準
在部放電測量中測試儀器上出現的信號(脈沖幅值),究竟代表多大的放電量,需要通過放電量的校準才能確定。
電測法部放電檢測系統的定量校正是根據視在放電量的定義,如果定量校正試品Cx產生的部放電量,可以用幅值為U0的方波電壓源串聯小電容C0組成人工模擬支路并將產生的放電量q0注入與Cx兩端,此注入的電荷量為q0=U0C0,這時在部放電檢測儀的顯示器上可測得脈沖高度H0,則放電量的分度系數為:
經過校正后,應保持檢測系統連接回路不變以及系統的放大倍數等其它參數都不改變,即保持檢測系統分度系數不變。曲調校正用的人工模擬支路后,對試品按試驗規程施加試驗電壓。當試品產生放電時,在顯示器上讀得的脈沖高度為H ,則試品的視在放電量為:
標準《部放電測量》推薦了直接法和平衡法測量回路的直接校正電路,如圖所示。如果將人工模擬支路產生的放電量q0注入檢測阻抗Zd兩端稱為間接校正,采用間接校正方法得到的分度系數進行放電量標定時,實際的放電量是分度系數K0、回路衰減系數Kl以及脈沖高度H三者的乘積,其中回路衰減系數Kl通常以測量方式求得,其方法是:采用間接校正回路測得分度系數K,采用直接校正回路測得分度系數K′,則:
(1)直接校準
將已知電荷量Q0注入試品兩端稱為直接校準,其目的是直接求得指示系統和以視在放電量Q表征的試品內部放電量之間的定量關系,即求得換算系數K。這種校準方式是由 GB/T7354-2003 推薦的。直接法和平衡法測量回路的直接校準電路,如圖1所示,其方法是:接好整個試驗回路,將已知電荷量q0=U0C0注入試品兩端,則指示系統響應為LN。取下校準方波發生器,加電壓試驗,當試品內部放電時,指示系統響應為LX,此時可換算系數為:
式中:N1為部放電儀放大器測量時的倍率檔位(1-5),N2為部放電儀校正時的檔位(1-5)(此時倍率為每檔 10 倍,第 5 檔為放大倍數大,否則應為 N2-N1)。
則測試的視在放電量 Q 為:
式中:Q 為視在放電量,pC;U0為方波電壓幅值,V;C0為電容,pF;KH為換算系數。
為了使校準保證有一定的精度,C0必須滿足下式:
式中:Cm為測量阻抗兩端的等值電容。
(a)并聯法直接校正回路 (b)串聯法直接校正回路 (c)平衡法直接校正回路
(2)間接校準
將已知電荷量Q0注入測量阻抗Zm兩端稱為間接校準,其目的是求得回路衰減系數K1,并由校準脈沖相比較而直接讀出放電量值。直接法和平衡法測量回路的間接校準電路,如圖2所示。
(a)并聯法間接校正回路 (b)串聯法間接校正回路 (c)平衡法間接校正回路
圖2中的是高壓對地的總雜散電容,其值隨試品和試驗環境的不同而變化,是個不易測得的不定值。因此,通常以測量的方式求得回路衰減系數K1,其方法是:接好整個試驗回路,將已知電荷量Q0注入測量阻抗Zm兩端,則指示系統響應為β。再以一等值的已知電荷量Q0注入試品Cx兩端,則指示系統響應為β′。這兩個不同的響應之比即為回路衰減系數K1:
則視在放電量:
直接校準時,加電壓試驗的校準方波發生器需脫離試驗回路,不能與試品內部放電脈沖直觀比較。間接法校準時,校準方波發生器可接在試驗回路并能與試品內部放電脈沖進行直觀比較。
2 干擾抑制
2.1 干擾的形式
在部放電測量中,往往由于外部干擾信號的影響而使測試結果產生誤判斷,甚至會使測試無法進行,因此有效地消除和抑制干擾是部放電測量的重要環節。部放電測量時的干擾主要有以下幾種形式:
(1)電源網絡的干擾;
(2)各類電磁場輻射的干擾;
(3)實驗回路接觸不良、各部位電暈及試驗設備的內部入電;
(4)接地系統的干擾;
(5)金屬物體懸浮電位的放電。
2.2 干擾的抑制措施
(1)各個通道間盡可能拉開一定的距離,特別要避免通過高阻相連。 例如多路信號傳遞時本可共用一個集成片子,為避免不同通道間干擾分別選用幾個片子。
(2)采用單點接地。多點接地時容易在地線回路上有環流引起共模干擾。各個部件、單元均自成回路,不要共用地線,特別是數字電路和模擬電路的地線更需分開,以防止相互間的共模干擾。
(3)隔離。信號通過一定的隔離措施再傳遞到另一單元,以避免各單元間的相互干擾。常用的隔離方式有:隔離變壓器、光電耦合器、光電光纖信號傳輸。
(4)高壓引線選用較粗的銅導線,在接線處均套上均壓罩,以保證在被試品上發生部放電是高壓導線無電暈放電。
(5)為了防止電源噪聲流入到測量回路來,以及被試品放脈沖流到電源去,在電源和測量回路間接入一個低通濾波器。它不但可以濾去從電源來的高頻干擾信號,而且還可以改善電壓波形和阻止試樣中放信號被變壓器入口對地分布電容所短路。 (6)屏蔽技術。通常用金屬材料或磁性材料把所需屏蔽的區域包圍起來,使屏蔽體內外的“場”相互隔離。另外,工控機采用屏蔽機箱。機箱的屏蔽材料一般采用銅板、鐵板、鋁板、涂鋅板等,厚度約為 2.2-0.8mm。這些金屬板對電場、高頻磁場和電磁場的屏蔽效能都很大,可達到160dB。
(7)平均技術。這是用軟件即數據處理的方法抑制干擾,主要是隨機性干擾。采用平均技術需確定采樣率、每次采樣樣本的容量以及樣本數,而這些采樣值的采樣周期必須是嚴格相同的。
(8)濾波技術。使用各種帶通濾波器可有效地消除和抑制連續的周期性干擾。帶寬和中心頻率的選擇視干擾信號的頻帶而定。窄帶抗干擾性好,能抑制通頻帶以外的干擾信號,但也容易造成信號某些頻率成分的過分丟失;寬帶雖可測得信號的頻率成分比較豐富,但又不利于抑制干擾。除了硬件濾波外,還可利用數字濾波技術抑制干擾,主要針對連續的周期性干擾,可用于部放電脈沖信號的監測中。
3 電纜長度測量與部放電定位
3.1 電纜部放電單端定位法
當部放電發生時,放脈沖從放電點向電纜兩側傳播。其中一個入射波經過沿電纜線的衰減和畸變后直達測量端,由檢測回路響應后,經檢測阻抗進入檢測裝置放大并顯示,稱為直達脈沖,另一個反向傳播的放電脈沖先到達遠端發生反射,反射波沿電纜全長 L 傳播到達測量端經檢測回路顯示,稱為反射脈沖,如圖 3 所示。
如果直達脈沖和反射脈沖都能被識別,就可很容易地確定部放電位置。設直達脈沖到達檢測儀的時間為 t1,反射脈沖到達檢測儀的時間為t2,則由兩個脈沖的時間差△T可確定放位置:
3.2 利用同步收發儀進行電纜部放電雙端定位
部放電單端定位法步驟簡單,操作簡便,但在實際應用中,由于反射的脈沖太弱,或存在其他反射脈沖、噪音以及波形失真帶來的干擾,使用這種簡單的單端測量方法,比較難實現放點的定位。因此,如果第二個脈沖(反射脈沖)能夠明顯強于噪音信號,定位就會容易得多。
在測量時,為了增強反射脈沖,使之能夠從背景噪音中突顯出來,可以使用同步收發儀。該儀器包括一套放電觸發單元和一個脈沖發生器,其基本工作原理是利用放電觸發單元探測到一個小的脈沖后,再利用脈沖發生器注入一個很大的脈沖,這樣便可確保在電纜的測量端能夠檢測到一個“反射”的脈沖。這種定位方法非常簡單,只要部放電脈沖清晰,且使用同步收發儀時方法規范,定位結果就會清晰明確。
4 結束語
隨著電纜應用成本的下降和城網改造計劃的實施,采用地下電力電纜線路取代架空輸電線路的輸配電方式已成為城市輸配電網今后發展的主要趨勢。因此,掌握電纜緣的老化狀態,對電力事故的預防及控制都有重要的指導價值。
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