电缆终端安装刀痕缺陷的局部放电特性分析

为了在电缆终端运行初期检测出其典型安装刀痕缺陷,设计了电缆终端的两种常见刀痕缺陷,并对缺陷的局部放电特征进行了分析。通过电缆附件老化平台模拟真实工况并加速老化,使电缆终端缺陷的局部放电(Partial Discharge,PD)特征更为明显,并使用罗氏线圈传感器获取了不同刀痕缺陷下的PD数据,分析了不同刀痕缺陷的单个放电脉冲波形、放电频谱以及放电相位分布等特征。此外,将这两种缺陷的放电特性进行了对比分析。实验结果表明,不同缺陷下PD的时频特性各有不同;而且在短时间(240 h)老化的情况下,不同刀痕缺陷的放电程度就已表现出明显差异,这些特征可为缺陷识别以及改进电缆终端安装工艺提供依据。     

35kV电缆终端常温下两种刀痕的局部放电特性

为研究电缆终端主绝缘刀痕缺陷下的局部放电(PD)现象及在不同刀痕缺陷下的局部放电特征,通过电缆附件老化实验平台模拟电缆终端实际运行工况,利用高频电流传感器取终端PD数据,对比分析这两种刀痕缺陷在常温20℃时的幅值相位分布图谱(PRPD)、单次脉冲放电波形、放电量分布图、电场仿真图形及时频(TF)特性。实验结果表明,在常温下两种不同刀痕缺陷的局部放电特征呈现明显差异。环切刀痕缺陷的单次波形持续时间长于纵切刀痕缺陷,在放电量、放电幅值大小及放电相位分布范围上要高于纵切刀痕缺陷,时频特性也存在明显的差异。通过这些差异可为缺陷的类型判断提供理论依据,并对于提前发现电缆终端安装缺陷保证电缆终端的稳定运行具有非常重要的实际应用价值。     

温度对电缆附件界面缺陷处局放引发影响机制研究

温度对局部放电(partial discharge,PD)的发展过程有着重要的影响,但温度对PD的引发机制目前尚不明确。针对温度变化对电缆附件界面缺陷处PD引发机制进行研究。首先,对电缆附件界面单元与缺陷位置进行设计与仿真,并对界面单元不同温度下气隙缺陷PD特征进行测量。然后,搭建含有半导电层突起缺陷的电缆电热老化平台,通过电流通断模拟冷热负荷对电缆运行温度的影响。对界面单元和缺陷附件的局部放电起始电压（partial discharge inception voltage,PDIV）和PD相位谱图（phase resolved partial discharge,PRPD）进行对比分析,结果表明：随着测试温度的升高,界面单元的PDIV从8.3 kV降至6.9 kV,局部放电量有大幅提升,PRPD图显示出明显的内部放电特征。真实电缆附件缺陷处PD则会在温度快速上升时出现短暂的活跃,此时局部放电量与局部放电数都会出现明显增加,温度稳定后PD逐渐被抑制。上述现象主要与温度变化导致的界面处空间电荷分布和界面材料热胀冷缩所带来的“呼吸效应”有关,研究结果表明：真实电缆附件在大温度梯度下进行局放测试可提高局放检出率,为解决传统测试对局放检出可靠性不足提供了理论依据。     

一种基于短时奇异值分解的局部放电白噪声抑制方法

白噪声是电缆局部放电(partial discharge,PD)检测时最为常见的噪声之一。针对局部放电白噪声的抑制问题,提出一种基于短时奇异值分解的局部放电去噪方法。该方法通过短时数据窗截取含噪局放信号片段,利用奇异值分解实现局放信号白噪声抑制。通过典型局放脉冲模型模拟实际局放信号,考虑不同信噪比、窗口长度对去噪结果的影响,验证了该方法的可行性。在振荡电压和工频电压下对实验室模拟的两种不同典型电缆缺陷进行了局部放电测试试验,并利用不同去噪方法对测试得到的局放信号进行去噪,验证了该方法的有效性和准确性。结果表明,该方法相比于传统小波去噪识别灵敏度更高,且去噪后波形相比于传统小波和奇异值分解去噪后波形相似度更高、误差更小。     

高压交联电缆接头局部放电的电容耦合法检测及分析

为研究110kV交联电缆接内部绝缘缺陷的局部放电(partial discharge,PD)特性,设计并构造了5种典型绝缘缺陷,通过建立电缆接头局放试验研究平台,采用电容耦合法获取不同绝缘缺陷下的放电信号,构造出三维PRPD(phase resolved partial discharge)谱图表征缺陷放电状态,并采用单次放电脉冲时域波形的3、4阶特征参量萃取放电特性进行分析。研究试验结果显示,电容耦合法检测法可有效检测出电缆接头内部缺陷引起的局放,且不影响电缆接头及本体的绝缘性能;所构建的5种典型缺陷在工频电压激励下,放电脉冲序列在放电区间、放电重复率等统计特征有很大的不同,用时域波形的3、4阶特征参量所描述的放电特性也存在很大差异。这些特征可用作放电类型识别的依据。     

10 kV透明电缆终端典型缺陷局部放电特征研究

为研究电缆终端典型缺陷的局部放电(PD)特征差异,本研究设计了适用于实验室观测的透明电缆终端,并在终端内预制刀痕缺陷及半导体突起两种常见缺陷。首先利用COMSOL有限元软件对刀痕及半导体突起两种缺陷进行建模与电场仿真;然后搭建10 kV透明硅橡胶终端电热老化试验平台以模拟真实工况并加速老化,利用高频电流传感器(HFCT)获取典型缺陷下的局部放电数据,并构造二维放电谱图;最后对不同电缆终端缺陷的PD信号进行对比分析,并结合仿真结果说明刀痕缺陷及半导体突起缺陷的电场分布特征差异。结果表明:采用透明硅橡胶终端可以实现对电缆终端典型缺陷的连续观测;相比刀痕缺陷,半导体突起缺陷内的电场畸变更严重,其绝缘劣化速度更快。     

负荷变化对电缆终端局部放电行为的影响研究

负荷波动可能会影响电缆终端的局部放电(partial discharge,PD)行为,为了研究负荷对终端局部放电行为的影响,通过在35 k V电缆终端中设计典型气隙缺陷,利用终端电-热协同老化平台进行对比实验,分析了不同负荷下终端局部放电及热稳态时的温度分布特征。此外,建立了终端有限元模型,对不同负荷下缺陷处温度进行仿真计算,分析缺陷处温度与终端局部放电行为之间的关系。结果表明:不同负荷下终端局部放电幅值、放电次数及放电相位分布存在明显差异;线芯与终端表面温差随着负荷增长而增加;气隙缺陷处温度高于25℃时终端局部放电强度显著增强。结合不同负荷及环境温度下终端气隙缺陷处的温度仿真,根据终端的负荷情况及测试现场的环境温度可以预测终端局部放电测量的合适时机,有利于对绝缘状态的准确评估。     

10kV电缆终端绝缘气隙缺陷的局部放电及缺陷表面烧蚀特征

为研究电缆终端主绝缘含气隙缺陷下的局部放电(PD)及缺陷表面的形貌特征,通过在10 k V电缆终端上制作典型的气隙缺陷,利用电缆附件电热老化平台模拟终端的实际运行工况并加速老化,利用罗戈夫基线圈传感器提取终端在不同老化时刻下的PD数据,并用扫描电镜(SEM)对气隙缺陷的表面形貌特征进行观察。结合气隙缺陷内部的电场分布进一步分析终端PD的发展规律。结果表明:电缆终端的PD及气隙缺陷表面的形貌特征在不同老化时刻下呈现明显差异,缺陷表面XLPE的碳化过程提高了气隙缺陷的表面电导率,加快了缺陷表面电荷的耗散速度。     

串联谐振下电缆局部放电的双传感器检测技术

为了实现电力电缆耐压与局部放电(partial discharge,PD)同步测试,提出了变频串联谐振下电缆局部放电的双传感器检测技术,并在实验室搭建测试平台对该技术进行了验证。首先,基于电缆局部放电信号传播特性,利用高频电流传感器(high frequency current transformer,HFCT)检测流经电缆接地线上的脉冲信号(包括干扰信号与局放信号)做主信号,利用超高频传感器(the ultra high frequency,UHF)检测变频电源产生的脉冲干扰信号作参考信号。然后,采用基于阈值窗的时域滑动能量搜索方法对两路信号进行脉冲提取,并根据HFCT中干扰信号和UHF信号在时域上发生重叠的特点,采用交集判别算法实现HFCT信号中局放信号的分离识别。最后,构造局放相位分布(phaseresolvedpartial discharge,PRPD)谱图确定局放源的类型。实验结果表明,该技术能在变频电源强干扰下实现PD信号的分离识别。该方法可实现耐压与PD测试,对实际工程有一定的指导意义。     

基于双电容串联模型的TEV传感器在电缆终端局部放电检测中的研究

为研究不同暂态对地电压(TEV)传感器对电缆终端局部放电(PD)检测结果的影响,对基于不同模型的两种TEV传感器下的终端PD特征进行对比分析,并在此基础上提出了一种终端PD检测的新方法。通过电缆终端电热老化平台模拟终端实际运行条件,利用传感器提取PD数据,对比分析了终端局部放电特征以及传感器信噪比(SNR)。结果表明:不同传感器下电缆终端的局部放电特征及传感器SNR存在明显差异。基于单电容模型的TEV传感器在单次放电波形上升时间、持续时间及SNR低于双电容串联模型的TEV传感器;尽管PD信号的幅值差异较小,但基于双电容串联模型的TEV传感器在检测终端PD信号及抑制干扰上更具优势。此外,基于新方法提取的终端PD信号分布于触发信号的二、四象限,这些特征可为终端PD检测时放电信号的相位判定提供理论依据。     

XLPE电力电缆附件局部放电测量与分析

为研究XLPE电力电缆附件现场常见典型缺陷的放电特征,在3根电缆实体上分别设计制作了中间接头尖刺、主绝缘划伤和终端头应力锥错位3种放电模型,建立了基于PDBase的局部放电测量分析系统。对比研究了3种典型缺陷的局部放电特征,分析了放电次数相位分布谱图H_n(φ)、放电最大幅值相位分布谱图H_(qmax)(φ)和放电幅值分布谱图H(q)3种统计特征。试验结果表明,不同缺陷类型其放电发展过程不尽相同,呈现的PRPD谱图、单个脉冲波形、相位分布趋势及统计特征区别明显;而同一缺陷在相同条件下其放电特征呈现出相似规律且重复性好;这些特征为进一步开展电缆附件放电机理研究及放电类型的模式识别提供了有力的试验依据。     

基于常规和宽带脉冲电流法的高压XLPE电缆模拟缺陷试验研究

由于结构、施工等原因,电缆附件中出现局部放电的概率较大,为了研究高压电缆附件中缺陷致局部放电的发展过程,搭建了基于110 kV真实XLPE电缆的模拟缺陷试验平台,在电缆终端制作了悬浮和滑闪两种放电模型。研究结果表明:悬浮模型单周期放电次数少、放电模式单一,随着电压的增加,悬浮模型的放电量会出现增长的趋势;滑闪模型单周期放电次数多,放电模式不唯一,随着电压的增加,滑闪模型的放电量增加不明显。     

基于图像特征和深度森林的乙丙橡胶电缆绝缘

为了更准确地对乙丙橡胶电缆绝缘老化状态进行识别,提出了一种基于局部放电图像特征和深度森林的识别方法。文中制备了不同老化状态的乙丙橡胶试样,搭建了局部放电试验平台,通过试验获得了不同老化状态的乙丙橡胶试样局部放电谱图,并从局部放电谱图中提取了19个特征参量,结合深度森林网络对不同老化程度的试样进行识别。结果表明：通过结合局部放电谱图特征和深度森林网络能够准确的识别电缆老化状态,且识别率优于其他传统分类算法。将局部放电图像特征与深度森林结合应用于电缆的绝缘老化诊断具有较好地工程应用前景。     

Discrimination between internal PD and other pulses usingdirectional coupling sensors on HV cable systems

On-site partial discharge (PD) measurement is required to ensure proper installation of extra high voltage (EHV) cable systems accessories. To achieve high sensitivity and good localization, two problems have to be overcome. First, the strong high frequency in long XLPE cables requires that the sensors be located along the cable, preferably directly at the accessories. Secondly, the detection system must be able to distinguish internal PD from other pulses. This paper describes a solution based on directional coupling sensors and a data visualization system, which displays phase-amplitude diagrams for individual PD sources which are identified by the direction of pulse propagation. It has been applied to on-site measurements, type and routine testing of HV cable joints and stress cones. Due to the reliable discrimination between internal PD from the accessory measured and from other pulses, testing can be done in unshielded rooms even using terminations with internal PD and corona. The method works independently well on line voltage, resonance sources, oscillating voltages and 0.1 Hz cosine-square voltage. It has been used to verify the cable accessories installed in the 6.3 km long 380 kV cable system in Berlin, Germany     

高压电缆终端在线局部放电测试分析

介绍了综合运用高频(high frequency,HF)与超高频(ultrahigh frequency,UHF)2种测试技术成功实现对运行中高压电缆终端局部放电进行测试的实例.方法是首先利用UHF检测系统初步巡检,然后根据现场情况分别采用多种信号检取方式从被试电缆终端取样测量信号,进行HF深入测量.测试的结果:获得了...     

Characteristics of PD pulses in electrical trees and interfaces inextruded cables

The characteristics of partial discharge (PD) occurring within electrical trees in extruded cable insulation, and also at model interfaces between a cable and its accessories, have been investigated. A wideband PD detection system was used that enabled the true shape of the PD pulses to be measured. The rise- and fall-times, pulse width, amplitude and frequency of the pulses were recorded as electrical trees grew through the insulation, and also as the tracking progressed along a model cable/accessory interface. The PD pulse characteristics in electrical trees varied with time of voltage application and also with the electrical stress in the insulation. Differences in the PD characteristics of electrical trees in the bulk of a polymer and at interfaces between polymers were observed     

基于HFCT局放测试技术的高压电缆终端失效检测方法研究

针对高压电缆终端因缺陷造成的运行失效问题,分析局部放电的机理,采用HFCT(高频电流传感器)的局放测试技术并结合交流变频谐振耐压的试验方式,设计了一种通过监测电缆终端在不同试验电压下的局部放电图谱,以确定电缆终端发生失效状态的检测方法。通过现场化的试验验证,有效地发现了高压电缆终端缺陷。应用该检测方法,解决了高压电缆工程竣工验收问题,可以在电缆终端竣工验收中有效地发现微小缺陷,对于提前判断高压电缆终端失效具有明显效果。可避免因终端失效造成的电缆运行故障甚至是终端头爆炸等事故。     

On-site partial discharge measurements on premoulded cross-bondingjoints of 170 kV XLPE and EPR cables

A total number of 15 premoulded joints of three 170 kV cable circuits (XLPE and EPR) were equipped with partial discharge (PD) sensors. The developed sensors are based on inductive high frequency coupling of partial discharge pulses occurring in the joints. The PD activity of each joint was monitored during an after laying AC acceptance test. The test voltage of 190 kV was generated by means of a frequency-tuned series-resonance test set. The signals of the PD sensors were assessed with a spectrum analyser in a frequency range from 15 to 50 MHz, allowing a good separation of noise from PD signals under high interference levels. The investigation demonstrated the feasibility of on-site PD measurements on joints during after laying tests