[发明专利]用于高压电缆附件的光学检测器和光学测量放电的方法

说明书

本发明涉及一种用于高压电缆附件的光学检测器。本发明还涉及一种用于检测高压电缆附件中的放电的监测系统，以及一种检测和/或监测发生在这种高压电缆附件的绝缘部分中的放电的方法。根据本发明，所述光学检测器检测高压电缆附件放电产生的具有放电产生的辐射波长的辐射。

技术领域

本发明涉及一种用于高压电缆附件的光学检测器。本发明还涉及一种用于检测高压电缆附件中的放电的监测系统，以及一种检测和/或监测发生在这种高压电缆附件的绝缘部分中的放电的方法。

背景技术

高压电缆附件用于将高压电力电缆连接到电气设备，如架空线、变压器、电涌放电器、开关设备等。高压电缆附件在不同的环境条件下对电力电缆的电场进行绝缘或控制，预计使用寿命超过40年，且不会出现任何故障。为了达到这一要求，必须定期检查绝缘系统及其性能。此外，由于安装终端或安装电缆接头总是需要手动安装，因此还必须考虑安装过程中的故障。这种故障可能会导致电击穿，随后在终端内部产生电弧。因此，需要一种诊断方法来提供关于电缆附件的当前状态的信息，包括它们的剩余寿命。

下文中使用的术语“高压”是指大约1kV以上的电压。特别地，术语高压意在包括电力传输的通常标称电压范围，即中压(约3kV至约50kV)、高压(约50kV至约110kV)以及超高压(目前约500kV)。当然，将来也可以考虑更高的电压。这些电压可以是直流(DC)或交流(AC)电压。在下文中，术语“高压电缆”意在表示适合于在大约1kV以上的电压下承载约大于1A的电流的电缆。因此，术语“高压附件”意在表示适于将高压设施和/或高压电缆相互连接的装置。特别是，高压电缆附件可以是末端终端或电缆接头。

提供关于电缆附件的状态和剩余寿命的实时信息的最常用诊断方法是局部放电(PD}测量。不完全桥接彼此紧密靠近的两个电极或导体的放电称为“部分”放电。因此，下文中使用的术语“局部放电”意在描述绝缘体内的短期、低能量和局部受限的放电，其会不可逆地损坏绝缘体，但不会导致完全的电击穿。术语“局部放电”尤其意在包括发生在非气态绝缘材料内的所谓“内部局部放电”。局部放电源于诸如空腔或夹杂物之类的缺陷，以及与其他材料的界面，特别是与承载高压的导体的界面，局部放电导致“树”的形成，这些树随时间而生长，最终导致电击穿。这种PD树通常具有超过1μm的长度。

这种局部放电的量级通常很小，转移的电荷量在10至几百皮库仑(pC)的范围内。对于局部放电测试，将适当高的AC或DC电压施加到被测绝缘材料周围的导体上。或者，根据缺陷和通电系统特性，可以在正常运行条件下检测放电。

当前，获取高压电缆附件状态最常用的诊断方法是根据IEC标准60270(“高压测试技术-局部放电测量”，IEC 60270:2000)进行的电气局部放电测量。此设置主要由一个高压源(可以基于不同的技术，如标准50赫兹或谐振系统)、一个用于信号提取的耦合电容和一个用于适应PD信号以直接测量的四极杆组成。在树化过程中，每次局部放电事件都会产生短路电流信号，该信号可由连接的测量设备检测到。

因此，PD诊断基于非常小幅度的电信号测量。这种技术的一个缺点是，由于振幅小，它对外部电场(如来自变压器、架空线等)引起的电噪声非常敏感。因此，噪声环境中(例如，现场测试期间)的局部放电测量并不总是能够正确解释局部放电的测量结果，因此不能了解高压设备的状况。

局部放电也产生光，因此可以通过测量由此产生的光来检测局部放电。这种光学PD测量有利地不受来自周围高压设备的电噪声的影响。例如，通过使用集成到高压附件中的光纤传感器，可以实现基于光学PC测量的实时损坏监测。