基于PDC方法的XLPE中压电缆绝缘性能的检测及分析

通过极化-去极化电流法对中压电缆的绝缘状况进行检测,并对检测数据进行分析。由于去极化电流的高频成分特性与被测电缆的长度相关,当标准新电缆长度与老化电缆长度相差较大时,会影响对电缆老化状况的判定。尝试通过分析对电缆长度相对更不敏感的去极化电流低频成分来克服电缆长度带来的影响。通过分别分析去极化电流低频成分的幅值范围、平均放电速率及受到不同极化时间的影响来判定电缆的绝缘老化状况。最后将该分析用于已修复电缆,可以发现已修复电缆特性接近于相同长度的新电缆,说明该分析确实可以实现鉴定电缆老化状况的功能。     

基于极化-去极化电流方法的交联聚乙烯电缆绝缘无损检测

为了准确评估配电网中运行的交联聚乙烯(XLPE)电缆的绝缘状态,基于极化-去极化电流(PDC)特征参数的无损检测装置和相关评估方法进行了研究。选取不同长度的新电缆与老化电缆为研究对象,采用极化-去极化电流(PDC)方法来无损检测了电缆绝缘性能。通过对比不同电缆的去极化放电电流曲线可以发现:放电初期,在短时间内电流由μA级骤降至n A级,该过程中老化电缆放电速率比新电缆更快;经过较长时间,电流由n A级降至p A级,最终稳定在p A级,此时老化电缆放电电流值远大于新电缆,电缆充电电压越高且充电时间越长,去极化电流值就越大。最后通过对实验数据进行非线性拟合计算,分析得到了拟合曲线与电缆绝缘层中介电常数和电导率的关系。研究结果印证了基于PDC方法检测XLPE电缆绝缘状态的准确可靠性。     

基于电介质响应理论的10kV交联聚乙烯(XLPE)电力电缆绝缘诊断

电力电缆的绝缘诊断是评估电缆老化程度的重要途径。近年来,最新发展形成的极化/去极化电流(polarization/depolarization current, PDC)方法,能有效反映电介质整体老化状态。本文研究了不同老化状态下电缆的极化/去极化电流特性,并分析电流特性与老化程度的关系。首先论述了极化/去极化的电介质响应理论,建立了电缆老化和极化/去极化电流测试方案。基于测量结果,建立了电缆三支路电路等效模型,进一步对电缆的频率响应特性进行分析。研究表明,老化电缆和新电缆的tanδ(ω)值在低频范围具有明显区分度,可用于表征电缆绝缘老化程度。     

极化去极化电流技术用于诊断XLPE电缆绝缘老化状态

研究了一种非破坏性的极化去极化电流(PDC)测量方法用于诊断交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘老化状态。在阐述了该方法的基本原理后,通过在实验室搭建平台,对进行了加速水树老化试验的电缆和在现场运行的老化电缆分别进行PDC试验。并利用最小二乘法,对测得的去极化电流曲线的低频部分进行线性拟合处理,通过比较拟合直线斜率比值,来分析各电缆绝缘去极化电流的变化规律,反映了去极化过程的差异。试验结果表明,通过对XLPE电缆进行PDC试验及对去极化电流测量曲线的分析,可以对电缆的绝缘老化状态进行合理地诊断。     

基于极化去极化电流法的冲击电容器油膜绝缘老化检测

利用极化去极化电流法(PDC)对冲击电容器油膜绝缘老化状态进行检测。介绍了该方法的理论依据,搭建了极化去极化电流测试平台,对未老化油膜以及不同老化程度的油膜进行了极化去极化电流的测试,得到了对应的极化去极化电流曲线、介质损耗以及直流电导率,分析了极化去极化电流曲线产生差异的原因。试验结果表明,通过对冲击电容器油膜的极化去极化电流进行分析,可以合理检测油膜的老化状态。     

用于评估油纸绝缘热老化状态的极化/去极化电流特征参量

极化/去极化电流法能灵敏反映介质的绝缘状态,已被应用于变压器油纸绝缘的水分评估中,但通过该方法定量分析油纸绝缘的老化状态尚未见研究报道。为此,对油纸绝缘开展了110°C加速热老化试验,测量了不同老化时间下油纸绝缘样品的极化/去极化电流。通过分析极化/去极化电流特性的变化,提出了一种反映油纸绝缘热老化状态的新特征参量—去极化电量。研究结果表明,试品的去极化电流随老化程度加深不断增大,但其增大趋势微弱,而提出的去极化电量曲线则对试品绝缘老化状态反应极为敏感,且从该曲线中提取的系数A和最大值C这2个特征参量与绝缘纸聚合度满足一阶动力学模型关系式,可以用作评估油纸绝缘热老化程度的特征参量。     

去极化电流法对10kV电缆绝缘老化诊断的研究

为了对10k V运行电缆绝缘状态进行简单、快速评估,提出一种基于去极化电流的诊断方法,对水树老化交联聚乙烯电缆绝缘状态进行评估,并对其诊断参数进行了研究。首先通过水树加速老化装置在电缆样本中生成明显的水树。然后采用虚拟仪器(Labview)配合Keithely皮安表与高压真空开关系统完成去极化电流控制采集平台的搭建。利用搭建的测试平台对不同长度和不同老化时间的电缆样本进行去极化电流测试,通过对去极化电流曲线的积分,提出了基于去极化电流放电量的电缆绝缘老化判别方法。结果表明:长电缆的去极化放电量远大于短电缆,老化电缆的放电量大于新电缆,且老化程度越严重,稳定后去极化电流值越大。说明该去极化电流法能准确有效判别电缆绝缘老化问题。     

基于非线性的水树老化XLPE电缆绝缘状态评估

为研究XLPE电缆的绝缘特性,用极化-去极化电流(PDC)法对新电缆和经改进水针法制备的不同老化程度的电缆进行实验。实验发现:在极化电压相同的情况下,水树老化电缆的泄漏电流值和去极化初期电流值比新电缆高出至少一个数量级;随着极化电压的升高,新电缆的泄漏电流值基本上呈线性增大,而经过水树老化实验的电缆泄漏电流值呈非线性增大,且老化时间越长,非线性程度越大。定义了快速非线性(FNL)因子,以获取不同绝缘状态电缆非线性程度的差异,从而评估电缆的老化程度。同时,根据实验电缆的实际参数建立了水树老化电缆有限元模型,仿真结果很好地验证了由XLPE水树引起的水树老化电缆绝缘非线性变化的特性。     

基于PDC法的水树老化电缆绝缘诊断

为对10 k V运行电缆的绝缘状态进行简单、快速诊断,基于极化-去极化电流(PDC)特征研究了针对电缆水树老化的绝缘诊断判据。采用高频高压水针电极法对电缆实验样品进行加速水树老化,使用显微镜定期观察不同老化时期样品中的水树形态,并统计水树长度,同时使用PDC测试平台对水树老化样品进行测试。利用测得的极化和去极化电流曲线求得电缆绝缘层的直流电导率和非线性系数,分析两参数随样品老化程度的变化趋势及规律。结果表明:根据直流电导率和非线性系数的变化能有效判别电缆绝缘中的水树老化问题。     

电缆等温松弛电流的时间特性与温度特性研究

为研究极化/去极化时间和温度对电缆等温松弛电流(IRC)测量的影响,在不同实验条件下对10 kV交联聚乙烯(XLPE)电缆进行IRC测量。结果表明:增加极化时间可以提高测量结果的可靠性,极化时间不小于600 s时可获得较为准确的测试结果,极化时间在1 200～1 800 s时可有效提高IRC测量结果的准确性与老化因子A的稳定性。此外,去极化电流的分峰曲线会随去极化时间的增加而逐渐向时间轴增大的方向移动。随着测试温度的提高,去极化电流呈现先减小后增大的趋势。在较低温度范围内,温度升高会促进极化过程中电荷的脱陷行为,因此在去极化过程中较少的电荷脱陷行为导致较小的去极化电流;在较高温度范围内,温度升高会增大材料的电导率并促进去极化过程中深陷阱电荷脱陷,因此导致去极化电流增大。最后,基于上述实验条件,对不同老化程度的模型电缆进行IRC的检测,验证了该测量方法对电缆绝缘老化检测的灵敏性与绝缘状态评估的可行性。     

高压XLPE电缆绝缘V t特性研究综述

交联聚乙烯（cross linked polyethylene,XLPE）绝缘电力电缆是输电线路的重要电 力设备。针对高压交流和直流电缆系统的运行现状,介绍了运用V t特性（击穿电压与击穿时间的关系）曲线描述XLPE电缆绝缘的电老化寿命模型,分析了国内外高压交、直流XLPE电缆绝缘V t特性的研究方法及相关结果。已有的研究结果表明,交流XLPE电缆绝缘的电老化寿命指数n值在9~25之间,直流XLPE电缆绝缘的电老化寿命指数n值在13~20之间。国内目前尚未见有关直流电缆绝缘V t特性研究的文献报道。     

等温松弛电流用于10kV XLPE电缆寿命评估的方法

研究了一种新的非破坏性交联聚乙烯电缆寿命评估的试验方法.利用三阶指数衰减函数对测得的等温松弛电流数据进行拟合处理,计算得出去除稳态直流分量的电流值I,获得I*t～log(t)曲线.通过比较该曲线中峰值的位置,分析电缆绝缘各种退极化电流分量的权重,并评估绝缘的老化状态.为了方便对绝缘老化状况进行划分,引入老化因子A.试验结果表明,等温松弛电流法对电缆的寿命评估存在一定误差,但仍可以有效地评估电缆的老化状态.受到试验取样及电缆制造工艺的影响,计算所得的老化因子与国外学者报道的结果相比普遍偏大.     

电力电缆局放电磁耦合高频传感器的研制

电力电缆现已广泛应用于输配电网,其绝缘状况关系到电网的安全运行。现评价电力电缆绝缘状况的主要手段是检测电缆的局部放电。局部放电脉冲放电电流大小一般都在微安级,属于高频小电流信号。首先以罗戈夫斯基线圈为原型,分析了电流传感器结构参数对传感器性能的影响。然后设计制作了高频磁芯电磁线圈、放大电路和滤波电路,并进行仿真和实验研究。验证了设计的线圈频带宽,信噪比高,获得了预期效果。     

10～35kV XLPE电缆在线监测技术

对用于配电电网的交联聚乙烯（XLPE）电力电缆绝缘在线监测技术的研究现状进行了回顾,对各种在线监测技术的技术特点和问题作了分析比较,包括直流分量法、直流电压叠加法、电桥法、交流叠加法、低频叠加法、损耗电流测量法、接地线电流测量法及局部放电法。探讨了XLPE电力电缆绝缘在线监测技术的发展方向。     

高压XLPE电力电缆绝缘老化状态评价研究进展

高压交联聚乙烯（XLPE）电力电缆的绝缘老化状态关系到供电可靠性,故电缆绝缘老化状态检测及评价方法的研究意义重大。对于高压电缆的绝缘老化状态检测及评价,国内外已有相关研究成果,文中总结了目前常用的高压电缆绝缘状态离线、在线检测及评价方法。离线检测手段准确性高,但不适于对在役电缆进行大面积取样检测;在线监测的环境干扰因素太多,存在的干扰会对监测结果产生影响,有一定检测局限性,且缺乏大量的实验数据支撑;而对于电缆绝缘老化状态评价方法,尚未有广泛认可的评价标准和体系。文中在总结概述现有方法的基础上,提出了目前电缆老化绝缘状态综合评价方法存在的难点及未来电缆绝缘老化评价研究可提升的方向。     

XLPE电缆局放脉冲频谱分析及传感器选频

为选择好局放测量传感器的频带,用指数衰减函数、梯形函数、高斯函数和三角函数数学描述了交联聚乙烯(XLPE)电缆中的局放脉冲并定量分析了局放脉冲的上限频率,其结果和实测局放脉冲经快速付里叶变换后的频谱基本吻合。用最小二乘法拟合信号各频率分量在XLPE电缆中的三特性并给出最优表达式后,把输出信号和输入信号比值在0.7~1范围内作为局放能量的集中区域,在此区域内得到检测不同长度XLPE电缆局放所需传感器的频带要求。对于5m长的电缆接头,传感器上限频率需>168.9MHz,较长电缆局放测量则需数十MHz。     

Condition assessment of distribution PILC cables from electrical, chemical, and dielectric measurements

A study was conducted to evaluate some new diagnostic techniques enabling users to effectively manage their paper-insulated, lead-covered (PILC) cable assets. The objective is to present the results obtained with four diagnostic techniques designed for use on in-service cables, but used only to a limited extent on PILC cables. These techniques are LIpATEST leakage current test method, isothermal relaxation current (IRC), return voltage method (RVM), and dielectric spectroscopy. In addition, the AC breakdown strength of the cable was also measured. The differences between the titration measurements and the predictions made by AC breakdown and the non-destructive techniques, such as RVM and dielectric spectroscopy, were noted with specific reference to moisture content in the cables. The different diagnostic techniques used in the study gave a reasonably consistent and coherent evaluation of the insulation condition of several field-aged PILC cables. The moisture content deduced from RVM and dielectric spectroscopy does not agree with Karl-Fischer titration of the same samples. It is suggested that aging induces more detrimental polarization processes in the cable oil, whose impact on electrical properties is still unknown but appears to be much more influential than moisture for the cables tested. The results confirm a previous suggestion that PILC cables kept under load are not significantly affected by water ingress.     

电缆线路电容电流实用化估算方法及应用

电缆的更新换代使电缆线路的电气参数发生很大变化,传统的电缆线路电容电流经验估算方法已不能满足要求.总结了电缆线路电容电流的理论计算法、经验估算方法和实际测试法的特点,结合上海浦东地区的大量采用交联聚乙烯电缆的实际情况,提出了电缆线路电容电流实用化估算方法,并设计了一套基于电容电流分析的电缆线路异常处理流程,在浦东地区的应用,验证了所提方法的正确性和实用性.     

Dielectric spectroscopy for diagnosis of water tree deteriorationin XLPE cables

An HV dielectric spectroscopy system has been developed for diagnostics of water tree deteriorated extruded medium voltage cables. The technique is based on the measurement of nonlinear dielectric response in the frequency domain. Today's commercially available systems are capable of resolving low loss and small variations of permittivity as a function of frequency and voltage. Experience from more than 200 field measurements was combined with laboratory investigations. Small samples were used in an accelerated aging test to elucidate the correlation between water tree growth and dielectric response. Furthermore, field aged cables were investigated in the laboratory. It has been shown that the dielectric response of water tree deteriorated crosslinked polyethylene (XLPE) cables can be recognized and classified into different types of responses related to the aging status and breakdown strength. The influence of termination and artifacts such as surface currents was investigated. The measurement method enables us to separate the response of the cable from the influence of accessories. Finally, two different field studies of the implementation of the diagnostic method are presented. The field studies show that the fault rate decreased significantly when replacement strategy was based on the diagnostic criteria formulated