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。     

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。     

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。     

无机纳米颗粒抑制中压电缆终端气隙缺陷局部放电的有效性

针对中压电缆终端气隙缺陷中的局部放电(PD)导致终端绝缘迅速劣化的问题,提出了一种在气隙缺陷处填充TiO_2复合涂料抑制终端PD的方法,从终端PD特征及缺陷表面的微观形貌特征两方面研究了TiO_2复合涂料填充对缺陷处绝缘的影响。通过在10k V电缆终端中设计典型的气隙缺陷,并在缺陷处填充复合涂料进行电热老化对比试验,测试分析了不同老化时刻下终端的PD特征,并对老化后期缺陷的表面形貌特征进行分析。通过建立气隙缺陷的有限元模型,结合电场仿真进一步阐述复合涂料填充对终端PD及缺陷表面形貌特征的影响机制。研究结果表明:填充TiO_2复合涂料后终端PD放电能量得到大幅减小,随着老化时间的增加,终端放电重复率及放电相位分布差异较小;气隙缺陷表面较平整,填充后团聚物中碳含量降低了31%,验证了气隙缺陷处填充TiO_2复合涂料可以抑制终端PD发展,并减缓终端绝缘的劣化。     

多应力条件下电缆附件局部放电的演变过程

电缆附件界面是多层复合介质绝缘结构,在温度、气压、电场等物理条件下都易产生局部放电(partial discharge, PD)。为了研究多种应力条件下局部放电的演变过程,在10 kV电缆终端中设计典型刀痕缺陷,并在实验室搭建“冷热负荷-工频电压-冲击电压”多应力条件下的协同老化平台,利用该平台对电缆进行老化试验,利用工频局放测试平台检测不同老化时间下电缆终端的局部放电。利用波动法对不同老化阶段下的电缆附件局放信号进行消噪,并采用阈值窗提取消噪后的局放信号中的PD脉冲,构建电缆附件局放相位分布(phase resolved partial discharge, PRPD)谱图。实验结果表明：多应力条件下,在不同老化程度下,刀痕缺陷电缆附件的局放经历三个“起伏”击穿,放电幅值存在多段式“增-减”的变化趋势。     

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。     

110 kV交联聚乙烯电缆终端悬浮电位缺陷试验

为研究应力锥顶部台阶处附着的金属片对电缆终端电场畸变程度的影响,基于电场分析探讨了终端悬浮电位缺陷的局部放电发展过程。首先,建立了静电场下电缆终端悬浮电位缺陷的有限元仿真模型,进行了相关的电场理论计算,结合不同缺陷长度对电场畸变程度的影响,分析了沿径向方向电场强度最大值的分布规律;其次,构建了110 kV电缆终端悬浮电位缺陷物理模型,建立了电缆终端局部放电试验平台,获取了悬浮电位缺陷放电信息;最后,根据放电特性划分局部放电发展阶段,分析了各阶段局部放电相位谱图特征,阐述了终端悬浮缺陷局部放电发展过程。结果表明:缺陷部分最大电场强度出现在电缆本体XLPE、金属片、应力锥的交界处,金属片缺陷的长度与电场的畸变程度成正比例关系,且最大场强值已超过设计控制值。通过试验表明悬浮电位缺陷导致电场发生严重畸变,从而引发明显的局部放电现象,且不同电压下的局部放电相位谱图具有明显特征,为电缆终端局部放电模式识别提供了缺陷样本数据。     

以电场特征理解电缆终端气隙的局部放电发展机理

为了研究气隙缺陷导致电缆终端绝缘失效的机理,基于电场分析探讨了终端气隙的局部放电发展过程。建立了终端气隙缺陷的有限元模型并进行了电场理论计算,阐述了气隙对终端电场分布的影响并分析了气隙沿电缆轴向和径向的电场强度特征,讨论了气隙参数与终端气隙内电场强度最大值之间的关系。进而,通过实验终端电热老化实验中的局部放电检测发现,运行条件下终端气隙缺陷放电迅速发展,在不同的老化阶段表现出不同的放电特征。同时,观察老化前后的气隙缺陷发现,老化后气隙内的绝缘毛刺被烧蚀,通道狭长平滑。结合气隙的电场特征分析说明,半导电层截断位置集中的电场导致此处的气隙更容易发生局部放电,而放电表现出的阶段性差异与气隙通道的逐渐贯穿密切相关,通过简化的放电模型可以描述气隙的放电发展机理。     

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。     

基于有限元法的冷缩电缆终端缺陷形态特征与局部放电特性分析

采用有限元法建立35kV硅橡胶预制式电缆终端缺陷模型并进行静电场仿真。针对电缆终端可能出现局部放电的位置,分别用三角形和等腰梯形模型模拟割伤和凹陷气隙缺陷,并建立等比例不同大小的缺陷模型分析其最大场强。利用最小二乘法对试验数据进行插值拟合,得到各位置不同尺寸模型的最大场强分布曲线。该曲线表明铜屏蔽层断口处是容易引起电场畸变并产生局部放电的薄弱环节;同位置割伤缺陷较凹陷缺陷场强大;半导电层断口处由于应力锥的疏散作用场强较小,减小了局部放电的可能;铜屏蔽层断口到半导电层断口之间的区域,存在微间隙缺陷时长期运行可产生局部放电。所得结论对高压电力电缆终端的设计、制作及安装等有一定的指导意义。     

极寒环境下户外充油电缆终端故障机理研究

户外充油电缆终端是高压输变线路中的关键附件,在寒冷天气下,国内连续发生多起高压电缆终端故障,严重影响电网运行安全。为此,本文设计了充油电缆终端主绝缘-应力锥界面绝缘等效试验装置,分别测试了10℃及-30℃下硅橡胶/XLPE界面涂覆硅油对局部放电活动的影响,并基于微观观测及电场仿真手段对故障机理进行探究。结果表明：在10...     

10 kV XLPE电缆接头典型绝缘缺陷的局部放电特征分析

针对10 kV XLPE电缆缺陷检测中局部放电相位谱图无法充分反映电缆缺陷特征的问题,制作了主绝缘刀痕、外半导电尖刺、半导电遗留物、主绝缘气泡、导电通道5种缺陷电缆,利用高频电流传感器获取缺陷电缆的放电数据,并进一步生成PRPD、时频(TF)谱图,结合高频电流传感器数据及TF谱图对这5种常见电缆缺陷的局部放电特征进行分析、分类。结果表明:结合PRPD谱图中局部放电的分布形状及相位分布、幅值、放电次数等特征信息与TF谱图中团簇的形状、分布特性,可以方便地对典型缺陷进行识别。     

导电杂质影响下35kV电缆终端绝缘特性研究

35 kV电缆终端在现场安装过程中,易混入导电颗粒、压铅微粒等导电杂质,严重影响其运行可靠性。为研究导电杂质影响下电缆终端绝缘性能的特征状况,首先利用有限元分析软件,通过在电缆终端绝缘与应控管交界处设置导电杂质,文中建立终端缺陷模型,模拟导电杂质影响,探究了电缆终端在运行电压下,其内部电场分布的情况。然后,根据仿真结果与实际情况,文中制作了含导电杂质的电缆终端样品,利用局部放电测试平台测试电缆终端样品的局部放电信息。研究结果表明,导电杂质的引入将增大电缆终端内部的电场畸变,严重影响终端的绝缘性能;同时也加强了电缆终端的放电活动,使得放电量明显加大,严重降低了35 kV电缆终端的电气绝缘性能。     

硅橡胶电导特性对XLPE绝缘高压直流电缆终端电场分布的影响

交联聚乙烯(XLPE)绝缘高压直流电缆终端内各绝缘材料的电导率受温度和电场强度的影响差异较大,这是导致其电场分布复杂、研发难度大的关键因素之一。为此,利用多物理场耦合软件仿真计算了以不同性质硅橡胶为增强绝缘的高压直流电缆终端模型内的电场分布,分析了绝缘材料的电导特性对电场分布的影响与机理。研究结果表明:以高压交流电缆终端中常用的硅橡胶作为直流电缆终端的增强绝缘时,应力锥根部的硅橡胶内电场严重畸变,最大电场强度(简称场强)值约达到电缆本体平均场强的6.7倍;以具有合适非线性电导特性的硅橡胶做增强绝缘时,直流电缆终端内电场分布均匀,且最大场强点位于电缆XLPE绝缘内。说明应用电导非线性硅橡胶是解决XLPE绝缘高压直流电缆终端制造瓶颈问题的有效方法之一。     

气隙对车载电缆终端电—热场影响仿真研究

在急速温变、振动等工况下,多层热缩复合绝缘结构车载电缆终端绝缘层间容易产生气隙缺陷,气隙将导致电缆终端电场和热场畸变,引起终端内部局部放电及绝缘材料老化.文中通过有限元仿真建立了车载电缆终端气隙三维模型,分析了气隙长度、厚度及跨度对电缆终端热场和电场的影响.仿真结果表明:气隙的存在造成了电缆终端内部电场严重畸变,畸变场...     

10kV电缆附件中刀痕缺陷的局部放电趋势研究

电缆附件的缺陷严重影响电网安全,其在耐压试验和运行过程中呈现的局部放电特性具有重要的研究价值。文中以常见的刀痕缺陷的局部放电为研究重点,将该缺陷分为2、3、4 mm深度环切刀痕和3 mm深度纵切刀痕。采用长时间加压监测缺陷的局部放电过程,统计不同时间下缺陷的局部放电特征量,绘制趋势图及谱图,并从物理层面解释各种差异。试验结果表明:刀痕缺陷的局部放电过程以刀痕的表面放电为开始,然后演变为电树枝放电最终贯穿,不同深度、不同位置的刀痕缺陷在击穿前会呈现相似的电树枝放电现象;刀痕越深,表面放电的影响越大;纵切刀痕更易演化为电树枝放电致使在较短时间内击穿。     

10kV交联聚乙烯电缆终端主绝缘含空气气隙缺陷试验

为研究电缆终端主绝缘在含有空气气隙缺陷时对电缆终端电场分布的影响,使用基于有限元法的电场仿真软件,建立了静电场下电缆终端含空气类缺陷模型,并进行了相关的电场仿真计算。结合缺陷宽度不同对电场畸变程度的影响,着重分析了电场畸变最大值的分布规律。该规律显示电缆缺陷的宽度与电场畸变的程度成反比例关系,且最大电场场强值已超过正常的电场场强分布规定值。为验证电场仿真的正确性,采用振荡波电压法进行电缆终端含有空气气隙的相关试验,试验指出空气气隙会引发明显的局部放电现象,继而验证了该类缺陷会引起明显的电场畸变。     

基于改进残差网络的电缆终端缺陷识别方法

针对动车组乙丙橡胶电缆终端缺陷局部放电识别准确率低的问题,提出一种基于改进残差网络的车载电缆终端缺陷识别方法。首先制作了含4种典型绝缘缺陷的电缆终端,搭建局部放电检测平台获取不同缺陷状态的局部放电信号、建立数据集;然后利用特征变换将局部放电一维时序信号转换为二维拓扑特征图像,从而增强缺陷类别的可区分性;最后,在残差网络ResNet101模型中加入注意力机制,同时融合Center和Softmax损失函数进行训练和识别分类,进一步提升准确率。测试结果表明,该诊断方法对电缆终端局部放电的识别准确率高达97.3%,相比于其他传统缺陷诊断方法,模型的识别精度更高、均衡性更好。     

10kV XLPE电缆终端缺陷仿真与电场分析

基于时谐电场的理论知识,以ANSYS为有限元求解工具,建立工频电压下的XLPE电缆终端数值计算模型。分析了介质介电常数和电阻率对电场分布的影响,分别计算了电缆终端无应力管、有空气隙、有金属微粒、钢针扎入这4种缺陷内部电场的分布情况,并研究了电场畸变与缺陷位置的对应关系。通过使用工频电压对4种电缆终端缺陷的局部放电进行测试,结果表明该电场模型能够对实际电缆终端进行仿真分析。     

导电杂质影响下35kV电缆终端绝缘特性研究

在现场安装过程中,35 kV电缆终端易混入导电颗粒、压铅微粒等导电杂质,严重影响其运行可靠性。为研究导电杂质影响下电缆终端的绝缘特性,首先利用有限元分析软件,通过在电缆终端绝缘与应控管交界处设置导电杂质,建立电缆终端缺陷模型,探究在运行电压下含导电杂质的电缆终端内部的电场分布情况。然后根据仿真结果与实际情况,制作了含导电杂质的电缆终端样品,利用局部放电测试平台对电缆终端样品进行局部放电测试。结果表明:导电杂质的引入会增大电缆终端内部的电场畸变,当应控管和尾部胶的连接处引入导电杂质时,电场畸变最严重,电场强度最大值达到18.7 MV/m,接近乙丙橡胶的击穿强度,局部放电活动最剧烈,最大放电量达到350 pC,严重降低了35 kV电缆终端的电气绝缘性能。