矿用移动轻型橡套软电缆

　　核心词：移动 橡 电缆 
　　作者简介:段伟,2004年7月毕业于西南交通大学电气工程及自动化专业,本科,现就职于上海铁路局上海高铁维修段,工程师。摘要:通过对高频电流互感局放检测技术的研究,针对高铁牵引供电电缆状态检修需求,探讨以HFCT在线局放检测仪为测试基础的电缆局部放电诊断技术在高速铁路供电电缆检修中的应用。在中国高速铁路牵引供电系统中,一般采用AT供电方式,供电电压为27.5KV,大约每50公里设置一个变电站,中间还设置AT所与分区所,大量采用专用单芯电缆上下高架桥和进出牵引所亭。由于单芯电缆感应电动势较高,牵引供电系统中一般采用单端接地或者接护层保护器。相比于电力系统电缆,牵引供电所专用的供电电缆有一定特殊性,主要体现在单芯绝缘铠装,高电压,负荷冲击性。电缆生产过程中因为材质或工法问题会存在绝缘不均匀、杂质、空穴等先天不足;而在电缆铺设、接头制作等施工环节还可能形成破皮、擦伤、浸泡、弯曲局部应力等后天隐患,各种不利因素作用,造成电缆空间电场局部产生畸形,在某些位置发生局部放电,最终导致电缆绝缘下降甚至炸损等重大事故。以往普速铁路供电电缆体量小,故障后影响不大,虽进行周期试验,但往往采用故障修策略。随着高铁供电可靠性要求的不断提升,供电电缆运行安全首当其冲,然而通过传统的电缆预防性试验停电作业耗费成本高、效率低、容易造成损伤,这种方式在高速铁路运行维护条件中难以应用。基于这个现状,需要找到一种便捷高效,不需停电或减少停电的电缆状态检修方法。为此,在充分借鉴电力系统经验的基础上,结合高铁工作实际,研究并引入了HFCT高频局放诊断技术。
　　1、矿用移动轻型橡套软电缆:一般很难进行相应的解体维修
　　在故障修、周期修和状态修三种修理策略的选择上,电缆设备相对于其他设备,一般来说难以进行相应的解体维修,以往仅针对其进行寿命管理和故障处理要求,但发展越来越不适应。若故障后再进行抢修,往往会造成大范围的动车组停电、晚点,运行上不可接受;若采用周期性试验检测,则所需耗费的人力物力是目前检修能力所难以接受的;因此,从技术发展和时代要求上看,状态修更能符合当前的维修需求,针对电缆状态进行实时监控,寻找可能发生的劣化电缆,避免在其应有的寿命期内出现严重问题而影响供电能力,是实行电缆状态修的意义,这有利于全面降低电缆设备全寿命成本。局部放电高频电流互感诊断技术是电力行业里先期应用的一种绝缘检测方法,主要原理是利用电缆中绝缘层缺陷在高电压交变电场的作用下,将发生局部放电现象,同时会在电缆芯线导体和屏蔽层中产生出特定的电流脉冲波。
　　2、矿用移动轻型橡套软电缆:将传感器安装在无地线的缆芯上或屏蔽层的地线上进行测试捕捉
　　通过一定的检测传感器安装在不含接地线之上的电缆线芯上,或在屏蔽层接地线上进行测试捕捉。局部放电脉冲沿电缆传到被测点,导体中的脉冲为同相,屏蔽层中的脉冲为反相,只要能在芯线或电流两者之间截取其中一个即可。在绝缘状态还比较良好的时候信号十分微弱,但到了后期则会持续发展强度,直至诱发绝缘击穿、老化等问题产生。一般电缆局放脉典型冲波形波头上升在50ns至1s之间,脉冲宽度小于2s。
　　3、矿用移动轻型橡套软电缆:这一典型特征可以用来识别局部放电现象
　　这种典型特征可以用来识别局部放电现象,只要检测出特征性的脉冲电流波形就可以根据其强度来判断电缆绝缘性能的好坏程度,利用直达波与反射波时间差或引入同步双端检测就可初步定位局部放电产生位置。但是对于局放脉冲的干扰因素较多,检测设备需要克服各类干扰因素。其中三个情况在测试时必须要考虑到,第一是局放脉冲波在电缆中会产生散射、损耗,导致脉冲幅值降低,但实际中均可测得一定的幅值,可以用来测定波形。
　　4、矿用移动轻型橡套软电缆:但这可以通过一定的特征识别来消除
　　第二是检测局放脉冲波时会有很复杂的背景电磁噪音,尤其在检测芯线时,本来的电流高频谐波成分会有较严重的干扰,不过这可以通过一定的特征辨别去除干扰。第三是在电缆与检测回路中对波形传播的不均匀性,尤其是感抗特性,将造成波形变形,失去部分特征参数,这需要在测试时进行考虑一定测试系统补偿后恢复波形特征。高铁供电电缆相对于电力10KV电缆,电压等级高,电缆长度一般控制在500米以内,内部局放脉冲电流衰减完全可以接受。白天列车运行时因其负荷为瞬时性负荷,容易产生复杂的电磁噪声,而在夜间没有列车负荷取流,背景基本静默,可以消除大部分的背景噪声。当然也可以对白天的干扰源进行过滤。进行局放高频电流检测时,一种方法是在电缆安装时同步安装相应的电缆状态监测装置,这需要前期的一定投资,但失真参数可相对固定,便于波形补偿;另一种方法是利用便携安装的检测设备,需要测试仪器有一定的自动补偿能力。以上两种方法均可以取得特征波形。
　　5、矿用移动轻型橡套软电缆:利用局部放电高频电流互感诊断技术检测高速铁路电缆绝缘状态是可行的
　　综合以上,利用局部放电高频电流互感诊断技术在高铁上检测电缆的绝缘运行状态是具备可行性的。

一般HFCT局放检测系统是通过高频互感电流传感器夹在电缆接地线线或电缆芯线上,采集电缆中的高频局部放电脉冲信号(如图一)。系统捕捉到有关波形后,自动记录各类脉冲的波形特征、放电时间、相位等特征参数。最终通过系统运算分析,去除各种已知特性的脉冲干扰波,比如无线电波感应、开关电路瞬态脉冲、机电系统转换脉冲等,它们的波形特征均不与局放脉冲相似,从而识别出电缆局放脉冲,进而通过其幅值及脉冲时差诊断局部放电的严重程度和进行初步定位。式中的"const"是电流转换为电压的系数,将电流互感器的传输阻抗、电缆阻抗以及放大器增益等因素均考虑在内。这样测量放电量之后,在引入一个修正因数,并假设实际电缆端部检测阻抗为电缆的浪涌阻抗,就可以以皮库为单位测量局部放电的幅值。实际应用中,在电缆中部接头处的地线上测量时,浪涌阻抗和实际的浪涌阻抗很接近,而端部浪涌阻抗的波动一般在20%以下。由此可见,实际上无需对电缆局部放电量进行标定。利用HFCT系统检测判断一条电缆是否存在局放现象可从三个方面分析:比较局放象限图、比较局放脉冲波形图和进行局放值分析。
　　6、矿用移动轻型橡套软电缆:因此局部放电点将向第二相和第四相极限偏移约10度
　　局部放电现象产生在电压升高的加压过程中,交流电为正弦波,电压在1、3象限时升高,因此局放点也应该出现在1、3象限,但是由于电缆的容性特性,电流滞后于电压,所以局放点会向二、四相限偏移10度左右。一般典型局放象限图如下。若落在该范围内的脉冲则可定为局放脉冲。根据波形由设备计算出以pC为单位的局放量,则可以根据其量值来判定电缆的好坏程度,一般参考处理意见为:500以下局放水平在允许范围内;500～1500需要定期监测;1500以上需注意维修或更换。高速铁路牵引供电电缆大量采用,沿线分布,若按传统方式进行周期性预防试验,必然使用大量的人员和时间。由于电缆局部放电存在自己独特的特征,这样为我们的测量提供了可行性。电力系统的实践证明通过HFCT检测诊断技术可以解决高铁电缆在线或带电测试的问题,既避免了单纯停电试验消耗的时间成本,影响供电持续性的弊端,又具备简单安全特点,矿用橡套电缆并增强了后续检测的针对性,提高电缆状态检测的工作效率,是实现高铁牵引供电电缆状态维修一种值得借鉴的可靠方法。
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