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域發(fā)生放電,而沒(méi)有貫穿施加電壓的整個(gè)導體之間,這種現象稱(chēng)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(diǎn)(如氣隙、雜質(zhì)等),當這些局部區域弱點(diǎn)中的電場(chǎng)強度達到一定值時(shí),該區域就會(huì )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(gè)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(dòng)車(chē)高壓電纜必須進(jìn)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出來(lái),單位為微微庫侖:即pC。根據現行國家標準規定,對于高鐵專(zhuān)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(guò)15pC。在局部放電試驗系統中,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,又要提高系統的抗干擾能力,才能測到微小的放電量。
二、影響試驗系統的干擾問(wèn)題
1.選址方面
由于車(chē)間現場(chǎng)有多個(gè)生產(chǎn)臺位,不同臺位同時(shí)生產(chǎn),每輛動(dòng)車(chē)生產(chǎn)所使用的電動(dòng)設備、試驗設備很多,所產(chǎn)生的干擾類(lèi)別也不同,所以盡量在遠離這些干擾源的地方選址進(jìn)行局放檢測。最好選用一個(gè)單獨的、封閉的車(chē)間來(lái)試驗。
2.接地方面
對于局放系統的接地,要求是單獨接地,不能和工廠(chǎng)的配電網(wǎng),車(chē)間的接地網(wǎng)連接在一起。工廠(chǎng)鍋爐、風(fēng)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(xiàn)、地線(xiàn)、外殼接地等經(jīng)?;旖?,造成車(chē)間的地網(wǎng)上有太多的電磁干擾。如果局放系統的接地與之接在一起,干擾將很容易地通過(guò)地線(xiàn)進(jìn)入測量系統。因此,局放測量系統都必須有自己的、單獨的接地系統,要求接地電阻小于1Ω,或小于工廠(chǎng)配電間的接地電阻。這一接地系統一般采用35~50平方紫銅棒或鍍鋅圓鋼1~3根構成,根據不同地區的土質(zhì)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(mǎn)足要求外,還需要用2米長(cháng)PVC管套在接地極的地表端,隔離地表的電磁干擾。地表1~2米范圍內各種接地電磁干擾特別大。接地極引入室內的過(guò)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(shí)候,由大地傳入的干擾就要小得多。為了解決這個(gè)問(wèn)題,把所有的局放測試設備均座落在一個(gè)絕緣地坪上,除了專(zhuān)用的接地棒之外,系統設備沒(méi)有其它任何與外界大地相連接的通路。系統內部各設備的接地也必須遵循單點(diǎn)接地的原則,不能有循環(huán)的接地線(xiàn)。
在進(jìn)行動(dòng)車(chē)高壓電纜局放試驗時(shí),由于動(dòng)車(chē)車(chē)外殼通過(guò)軌道和廠(chǎng)房鋼結構連接在一起,為防止循環(huán)接地,測試時(shí)需將電纜接地線(xiàn)和動(dòng)車(chē)接地分開(kāi)。
3.空間方面
隨著(zhù)現代化的進(jìn)程,廣播、無(wú)線(xiàn)通訊系統日益發(fā)達,各種無(wú)線(xiàn)電信號四通八達,因此來(lái)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(gè)電感線(xiàn)圈形狀的天線(xiàn),十分容易接收干擾信號,因此,局放測試若在屏蔽室內完成,效果會(huì )更好些。局放測試的屏蔽室,可以采用2~3mm的鋼板無(wú)縫焊接而成。實(shí)際使用中,由于穿線(xiàn)電纜管的存在,最終的屏蔽效果會(huì )有所降低。
4.電源方面
任何局放測試系統,均需使用動(dòng)力電源。工廠(chǎng)各種用電設備很多,導致電壓波動(dòng)、諧波等干擾情況十分嚴重。
首先,整個(gè)局放系統的供電要求最好有一個(gè)獨立的供電系統,設置一個(gè)獨立的10 kV/380V或(35kV/380V)的變壓器,專(zhuān)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,用一根專(zhuān)用的屏蔽電纜連接起來(lái)。
在電源方面我們做了以下工作。
整個(gè)局放系統的供電用一個(gè)獨立的供電系統,即直接從公司的東風(fēng)泵高壓分站引進(jìn)6kV電源,在東風(fēng)泵高壓分站的南側新上了一座250KVA,6.3/0.4KV的箱變,專(zhuān)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(cháng)度為280米,50m2的380V專(zhuān)用屏蔽芯電纜連接起來(lái)電纜通過(guò)埋地敷設方式到達試驗間,此低壓電纜長(cháng)度至少150米,電纜較長(cháng)可以減小電網(wǎng)電壓的波動(dòng)、諧波干擾等問(wèn)題。根據此段電纜長(cháng)度要求,我們選定了箱變位置,定在東風(fēng)泵高壓分站的南側,箱變與試驗間距離200米左右。
三、結束語(yǔ)
通過(guò)以上選址、單獨接地、空間屏蔽、電源濾波等四個(gè)方面的努力,最終實(shí)現了系統的背景噪音符合試驗標準的要求,滿(mǎn)足了高速動(dòng)車(chē)專(zhuān)用27.5kV高壓電纜的局放測試要求。
實(shí)際測得數據,短電纜(約2米)局放背景<1pC,長(cháng)電纜(約20多米)局放背景7-8pC,電纜試驗值均小于15PC規范值要求,電纜局放試驗通過(guò)。