影響電纜局放大小主要是什么原因?
一、分析電纜產(chǎn)生局放的原因
1.局部放電的定義
絕緣體中只有局部區(qū)域發(fā)生放電,而沒有貫穿施加電壓的整個導體之間,這種現(xiàn)象稱之為局部放電。
2.產(chǎn)生局部放電的基本原因是電纜絕緣中存在弱點(如氣隙、雜質等),當這些局部區(qū)域弱點中的電場強度達到一定值時,該區(qū)域就會發(fā)生放電。這些微弱的放電能量產(chǎn)生的不良效應,日積月累,最后也能導致整個電纜絕緣的擊穿,造成斷電事故,這種情況舉不勝舉。因此目前,動車高壓電纜必須進行局放試驗。
局部放電是一種很微小的放電,它以放電電荷量的形式體現(xiàn)出來,單位為微微庫侖:即pC。根據(jù)現(xiàn)行國家標準規(guī)定,對于高鐵專用電網(wǎng)27.5kV 的交聯(lián)電纜,在37.5kV的工頻試驗電壓下,電纜的局部放電量不能超過15pC。在局部放電試驗系統(tǒng)中,這么小的放電量,要在37.5kV的試驗電壓下測量,其測量難度可想而知,這既要提高檢測儀器的靈敏度,又要提高系統(tǒng)的抗干擾能力,才能測到微小的放電量。
二、影響試驗系統(tǒng)的干擾問題
1.選址方面
由于車間現(xiàn)場有多個生產(chǎn)臺位,不同臺位同時生產(chǎn),每輛動車生產(chǎn)所使用的電動設備、試驗設備很多,所產(chǎn)生的干擾類別也不同,所以盡量在遠離這些干擾源的地方選址進行局放檢測。最好選用一個單獨的、封閉的車間來試驗。
2.接地方面
對于局放系統(tǒng)的接地,要求是單獨接地,不能和工廠的配電網(wǎng),車間的接地網(wǎng)連接在一起。工廠鍋爐、風機、變頻設備等高噪音、高干擾的電器設備很多,這些設備的零線、地線、外殼接地等經(jīng)常混接,造成車間的地網(wǎng)上有太多的電磁干擾。如果局放系統(tǒng)的接地與之接在一起,干擾將很容易地通過地線進入測量系統(tǒng)。因此,局放測量系統(tǒng)都必須有自己的、單獨的接地系統(tǒng),要求接地電阻小于1Ω,或小于工廠配電間的接地電阻。這一接地系統(tǒng)一般采用35~50平方紫銅棒或鍍鋅圓鋼1~3根構成,根據(jù)不同地區(qū)的土質及地下水位的情況,深入地下10~20米。我們用¢50的鍍鋅圓鋼打了4根,打入地下18米深,測得接地電阻0.6Ω。除了接地電阻滿足要求外,還需要用2米長PVC管套在接地極的地表端,隔離地表的電磁干擾。地表1~2米范圍內(nèi)各種接地電磁干擾特別大。接地極引入室內(nèi)的過程中,也要注意接地體不能與墻面、地面等物體接觸,要用絕緣支架等絕緣固定好。
大地是不良導體,它能傳輸各種干擾,傳輸能力隨天氣的變化而改變,在天氣比較潮濕的日子里,大地的導電性能好一些,其傳輸能力強一些,即干擾大一些。相反,在天氣干燥的時候,由大地傳入的干擾就要小得多。為了解決這個問題,把所有的局放測試設備均座落在一個絕緣地坪上,除了專用的接地棒之外,系統(tǒng)設備沒有其它任何與外界大地相連接的通路。系統(tǒng)內(nèi)部各設備的接地也必須遵循單點接地的原則,不能有循環(huán)的接地線。
在進行動車高壓電纜局放試驗時,由于動車車外殼通過軌道和廠房鋼結構連接在一起,為防止循環(huán)接地,測試時需將電纜接地線和動車接地分開。
3.空間方面
隨著現(xiàn)代化的進程,廣播、無線通訊系統(tǒng)日益發(fā)達,各種無線電信號四通八達,因此來自空間的干擾,也是非常嚴重的。另外,被測試的電纜本身就是一個電感線圈形狀的天線,十分容易接收干擾信號,因此,局放測試若在屏蔽室內(nèi)完成,效果會更好些。局放測試的屏蔽室,可以采用2~3mm的鋼板無縫焊接而成。實際使用中,由于穿線電纜管的存在,最終的屏蔽效果會有所降低。
4.電源方面
任何局放測試系統(tǒng),均需使用動力電源。工廠各種用電設備很多,導致電壓波動、諧波等干擾情況十分嚴重。
首先,整個局放系統(tǒng)的供電要求最好有一個獨立的供電系統(tǒng),設置一個獨立的10 kV/380V或(35kV/380V)的變壓器,專為電纜局放試驗使用,避免其它用電設備的干擾。從配電站到試驗區(qū),用一根專用的屏蔽電纜連接起來。
在電源方面我們做了以下工作。
整個局放系統(tǒng)的供電用一個獨立的供電系統(tǒng),即直接從公司的東風泵高壓分站引進6kV電源,在東風泵高壓分站的南側新上了一座250KVA,6.3/0.4KV的箱變,專為電纜局放試驗使用,避免其它用電設備的干擾。在箱變中加了一臺電容補償柜,主要抑制電網(wǎng)諧波。
從箱變到局放試驗間,用一根長度為280米,50m2的380V專用屏蔽芯電纜連接起來電纜通過埋地敷設方式到達試驗間,此低壓電纜長度至少150米,電纜較長可以減小電網(wǎng)電壓的波動、諧波干擾等問題。根據(jù)此段電纜長度要求,我們選定了箱變位置,定在東風泵高壓分站的南側,箱變與試驗間距離200米左右。
三、結束語
通過以上選址、單獨接地、空間屏蔽、電源濾波等四個方面的努力,最終實現(xiàn)了系統(tǒng)的背景噪音符合試驗標準的要求,滿足了高速動車專用27.5kV高壓電纜的局放測試要求。
實際測得數(shù)據(jù),短電纜(約2米)局放背景<1pC,長電纜(約20多米)局放背景7-8pC,電纜試驗值均小于15PC規(guī)范值要求,電纜局放試驗通過。