高压电缆附件铅封涡流探伤方法试验验证及应用

铅封作为高压电缆附件制作的关键工艺之一,一旦因安装质量不合格或运行中拉力、振动等因素发生开裂,易导致附件进水受潮或电气连接不良,从而引发高压电缆线路故障跳闸。鉴于此,分析了回路电阻法和X射线法用于铅封检测的适用性,并在此基础上提出了一种高压电缆铅封涡流探伤方法,以解决铅封制作质量和运行状态缺陷缺少检测手段的难题。首先通过110 kV高压电缆铅封人工缺陷模拟试验,对比了铅封正常状态和不同开裂程度缺陷状态下涡流探伤检测差异性;其次在高压电缆典型缺陷仿真试验平台上升压升流,分析了模拟运行工况下电磁干扰对铅封涡流探伤检测结果的影响;最后现场对220 kV高压电缆铅封进行涡流探伤检测试验。试验结果表明:涡流探伤法可有效检测高压电缆附件铅封裂纹、孔洞等缺陷;在缺陷状态下,涡流探伤图谱的幅值、相位和"8"字回线差异明显,易于识别;铅封开裂缺陷越严重,检测信号强度越大;高压电缆运行过程中,电磁干扰未对涡流探伤结果产生影响。研究结果为有效开展高压电缆附件铅封的安装质量和运行状态检测提供重要参考。     

基于涡流技术的高压电缆铅封裂纹缺陷检测研究

铅封作为最普遍的高压电缆金属铅护套或铝护套的中间连接方式,有着极重要的密封防水作用。为了确保高压电缆安全稳定运行并提升电缆服役寿命,需要对电缆接头的铅封状态进行定期检查,降低铅封开裂带来的安全隐患。文中首先分析了高压电缆铅封开裂的原因,并对比了针对其裂纹缺陷常用的检测方法,提出了利用涡流检测技术对高压电缆铅封裂纹缺陷进行检测的方法。文中分析了涡流检测技术的原理及信号处理方法,并通过COMSOL有限元软件仿真、模拟实验和现场检测验证了采用涡流技术对高压电缆铅封开裂进行检测的可能性。研究结果表明,涡流探伤技术可有效检测出高压电缆铅封是否开裂,且铅封开裂越严重,探头线圈阻抗幅值和相位的变化越明显。     

基于超高频法的高压电缆附件局部放电检测

局部放电检测是识别高压电缆及其附件绝缘缺陷较为有效的方法。为了保证电力系统的安全运行,及时发现电缆及其附件内的绝缘故障,设计了电缆附件故障缺陷模型,用超高频法对电缆附件进行了局部放电检测。测试结果表明:电缆附件内的悬浮放电与内部气隙放电在放电量、局部放电灰度图上差异较大,试验结果为区分两种绝缘故障缺陷提供了依据。     

基于超高频法的高压电缆附件局部放电检测

局部放电检测是识别高压电缆及其附件绝缘缺陷较为有效的方法,为了保证电力系统的安全运行,及时发现电缆及其附件内的绝缘故障,设计了电缆附件故障缺陷模型,用超高频法对电缆附件进行了局部放电检测。测试结果表明,电缆附件内的悬浮放电与内部气隙放电在放电量、局部放电灰度图上差异较大,试验结果为区分两种绝缘缺陷提供了依据。     

高压电缆终端铅封缺陷超声相控阵柔性耦合检测

高压电缆终端铅封因安装质量不合格或在运行过程中受外力作用会出现孔洞、开裂或脱粘等缺陷,铅封表面曲率大,采用普通超声探头直接接触终端铅封表面检测铅封缺陷效率不高,缺陷回波信号信噪比低.为解决铅封缺陷无法有效检测的问题,提出了基于超声相控阵柔性水囊耦合的终端铅封缺陷无损检测方法,所提方法采用超声相控阵探头和柔性水囊耦合装置...     

高压加热器热交换管远场涡流检测技术的实验研究

高压加热器的热交换管束泄漏事故将影响到机组的安全、经济运行。利用远场涡流检测技术可发现高压加热器热交换管束的金属缺陷。为了对缺陷状况做出准确全面的评定,解剖报废的高压加热器,利用其管束材料制作热交换管、隔板对比试样,通过以高性能的远场涡流检测仪在实验室做检测试验,与真实缺陷管段进行比较验证。实验证明,在最佳检测频率且检测位置无隔板时,高性能的远场涡流检测仪能真实反映出缺陷的最大深度;当缺陷位置有隔板时,仪器检测显示出的缺陷结果将比真实缺陷小。     

机械应力对硅橡胶高压电缆附件运行可靠性的影响

近年来由于高压电缆附件产品（终端与接头）的加工制作、安装施工不当等原因而引发了多起电缆线路故障,导致了爆炸、火灾等,造成了严重的经济损失,并给电网的安全运行带来了极大的风险隐患。为此,针对近年国内发生的多起重大的、具有共性特点的高压电缆附件工程热点故障案例,对故障及非故障接头进行了电树枝观测、材料性能试验以及电场、力学仿真计算,剖析了多起故障发生的共性原因及机械应力对高压电缆附件长期运行可靠性的重要影响作用。研究结果表明：电缆附件预制件承受的机械应力过大时将致使其环向机械应力增加,极端情况下可能导致电缆附件绝缘介质内部发生结构损伤和破坏,即使在较低电场强度下也可诱发电树枝,最终导致电缆附件绝缘介质本体击穿;而电缆附件预制件承受的机械应力较小时,会导致电缆附件预制件与电缆绝缘表面界面压力过小,进而会在界面处产生微小气隙等缺陷,引发界面放电。该分析结果可为后续硅橡胶高压电缆附件结构选型优化、试验检测以及安装质量控制等技术研究和工程实施提供借鉴。     

浙江电网高压电缆线路运行情况分析

对浙江电网2011年至2015年的高压电缆故障、缺陷和隐患情况进行了统计,介绍了故障、缺陷和隐患的主要类型,分析了主要原因及其形成机理。结果表明,电缆附件施工工艺不合格和外力破坏是引起电缆故障的最主要原因。基于高压电缆故障、缺陷和隐患分析,对目前高压电缆安装、施工及运维中存在的问题进行了总结分析,并针对性地提出了应对措施和建议,为高压电缆的安全稳定运行提供保障。     

基于多状态量特征及变化规律的高压电缆状态综合评估

随着高压电缆设备状态检修工作的不断推进,对电缆多状态量的检测、监测以及状态综合评估提出了更高的要求。该文搭建了高压电缆状态仿真平台,试制了11类高压电缆典型缺陷:包括界面气隙、导电尖端、橡胶件内表面划伤、橡胶件外表面破损、导体连接不良、铅封开裂、铝护套破损在内的中间接头及本体典型缺陷;包括悬浮电位、应力锥错位在内的终端典型缺陷;包括两点接地、接地系统悬浮在内的接地系统典型缺陷。针对高压电缆典型缺陷开展了不同试验电压、试验电流工况下的模拟试验研究,建立了含局部放电谱图、接地电流变化曲线、温升变化曲线的图谱库,总结了不同缺陷下局部放电、接地电流、温度等状态量的特征及变化规律,得出了不同带电检测及状态监测手段与典型缺陷的有效性映射关系:局放检测技术可检出对象涵盖了大部分典型缺陷,对于绝缘类缺陷尤为敏感;温度检测技术对发热、过流类缺陷较为敏感;接地电流和接触电压检测技术对接地系统类缺陷非常有效;涡流探伤、超声导波检测技术等其他检测手段均具有一定的针对性。在此基础上,制订了高压电缆缺陷诊断及评估流程,提出了基于多状态量特征及变化规律的高压电缆状态综合评价方法,并以220 kV陆荡2R49线为例验证了该综合评估方法的有效性,可为高压电缆线路的状态评估、运维工作提供重要参考。     

中高压XLPE电缆故障种类及机理辨析

以设备故障的浴盆式曲线为主线,描述了中高压XLPE电缆的故障种类,并对其故障机理进行了剖析。归纳分析显示,XLPE电缆的初期故障主要为电缆附件故障,主要由附件安装缺陷、附件与电缆绝缘尺寸不匹配等引起,也包含绝缘材料缺陷所导致的电树枝击穿,以及安装未严格按设计要求进行所导致的电缆局部过热所引起的绝缘击穿事故;末期故障主因为绝缘老化,主要出现在电缆本体,如水树枝逐渐生长最终引起电树枝击穿等;导致中期故障的原因最难判别,因为中期故障可能出现在电缆的任何位置,而且导致故障的原因较多,如主绝缘的电树枝、水树枝老化、电缆外护套损伤导致局部过热,以及由于电缆附件橡胶绝缘老化导致回弹力下降所引发的电缆绝缘故障等。     

基于巨磁阻传感器的无损检测系统研究与设计

针对现代工业与安全检测中对非铁磁性工件的表面及近表面缺陷检测需要,基于涡流无损检测原理,采用灵敏度高、体积小、工作频率范围宽(0Hz到MHz)的GMR传感器,结合基于单片机STM32的直接数字频率合成(DDS)信号产生方法及锁相技术研制了一套涡流无损检测系统。实验结果表明该基于 GMR传感器的无损检测系统能够较好的检测出铝板试件表面及表面下2 mm处缺陷的存在,多道扫描结果可清晰判别出缺陷的位置和大小,该系统可以准确完成对导电材料表面及近表面的无损检测。     

一起变压器套管接头发热缺陷的分析及处理

套管引线接头发热缺陷引起的故障是变压器的多发故障,介绍了一台变压器高压套管接头过热缺陷,通过分析红外图谱以及直流电阻测试数据,确认出缺陷部位。经解体检查找出发热缺陷原因系定位螺母松动所致,给出了缺陷处理方法,并提出防范此类缺陷再次发生的措施。     

激励电流对脉冲涡流检测的影响研究

在采用脉冲涡流技术进行缺陷检测时,不同激励线圈中的电流会存在一定的差异。为研究不同线圈内激励电流对检测结果的影响,首先分析了不同线圈内激励电流的时频特征,而后研究了被测试件缺陷尺寸和材料属性不同时,不同激励电流作用下差分检测信号的频谱特征,分析了激励电流对检测信号频谱特征的影响规律。最后通过实验对分析结果进行了验证,结果表明：当被测试件缺陷尺寸不同时,差分检测信号频谱特征受激励信号影响的规律也不同。     

10kV电缆主绝缘故障查找应用实例

介绍了一条运行的10 kV电力电缆两相接地短路故障的查找实例,该故障电缆为低阻,线芯分别与铜屏蔽连接。采用了S2000M故障寻址仪器,通过低压脉冲、高压脉冲确定故障点长度。用高压脉冲发生音频信号与音频探测耳机配合进行了精确定位。     

35 kV及以下XLPE电力电缆试验方法的研究

通过对交链聚乙烯（ＸＬＰＥ）电力电缆试品的工频、０．１Ｈｚ超低频和振荡３种击穿电压的平行比对试验研究,探讨能够有效发现、判别ＸＬＰＥ电力电缆运行故障隐患的试验方法,试验研究结果表明：振荡波电压试验能够有效地发现电力电缆及其附件的制造和安装质量缺陷,超低频电压试验能够有效地发现电力电缆及其附件绝缘树枝状早期劣化缺陷;工频电压试验是一种较好的方法,需进一步深入研究。     

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。     

高压电缆缓冲层烧蚀缺陷的超声检测实验

高压电缆缓冲层烧蚀故障是近年来频发的电缆故障类型，然而目前的烧蚀缺陷检测手段难以满足存量电缆的检测需求。本文首次研究了基于铝护套内表面粗糙度的高压电缆缓冲层烧蚀缺陷的超声检测方法。首先，开展了潮湿条件下的缓冲层烧蚀模拟实验，并对烧蚀后的铝片开展了激光共聚焦显微镜测试以及电化学阻抗谱分析，发现随着烧蚀时间的增加，铝片的表面粗糙度逐渐增大，同时铝片表面的腐蚀程度逐渐加深，对应的缓冲层烧蚀缺陷逐渐加重，表明铝片的表面粗糙度与潮湿条件下缓冲层的烧蚀程度存在关联。其次，对烧蚀后的铝片开展了超声检测实验，并通过相邻超声回波信号的幅值比推算出了铝片腐蚀面的粗糙度，与实验测得的粗糙度具有相同的变化趋势。本文结果表明超声检测可用于检测缓冲层烧蚀缺陷的严重程度，为高压电缆缓冲层烧蚀缺陷超声检测方法的应用奠定了研究基础。     

一种线路避雷器隐患查找用高压直流恒流源研制

现有的10 kV配电网避雷器隐患查找易受接地电流大小影响且无法有效识别。针对避雷器隐患定位困难的问题,着眼于直流信号对电缆电容电流的屏蔽能力和避雷器温升变化特点,研制出一种应用于配电网线路无间隙避雷器隐患查找的高压直流恒流源。利用交流斩控调压电路的规律与漏磁变压器稳定电流特性,同时采用霍尔传感器对信号进行检测并有效屏蔽磁场。结合避雷器温升与直流电流关系的试验结果,根据故障点两侧故障电流方向关系,实现避雷器隐患查找。通过PSCAD仿真及现场实际故障数据表明:基于高压直流恒流源产生直流信号注入线路,红外升温明显,且不受避雷器隐患程度干扰,提高了避雷器隐患查找的鲁棒性和准确性。     

基于电磁耦合注入的电力电缆局部缺陷在线定位方法

为了解决现有频域反射方法仅能在离线情况下对电缆缺陷进行定位检测的不足,提出了一种基于频域反射法和电磁耦合技术的电缆缺陷在线定位方法。首先,依据电缆分布参数模型对含有局部缺陷的电缆进行仿真建模,分析了不同电容变化程度的缺陷点与不同测试频率对电缆缺陷定位效果的影响。然后,探究了传感器结构对信号注入效率的影响。最后,分别在实验室105 m和500 m电力电缆上进行验证,在离线测试情况下,通过改变105 m电缆末端负载阻值,模拟不同电缆负载下的线路情况,并分析其对局部缺陷处和电缆末端处反射强度的影响。在带电测试情况下,通过串联谐振平台对500 m电缆进行通电,利用所提在线定位方法对该电缆进行测试,以检验所提方法的有效性。仿真及实验结果表明：相较于电缆离线定位测试方法,该方法能够在电缆通电的状态下,实现对电缆缺陷点的在线定位,且具有较高定位精度和识别灵敏度。     

基于拓展峭度的电缆缺陷高分辨率定位方法

随着电缆与电网的高度耦合,电缆故障将辐射影响整个电网及用电设备的安稳运行。传统时域反射分析法往往只能检测并定位电缆已形成的不可逆故障,不能满足检测并提前预防故障的智能检测技术发展趋势及要求。频域反射分析法能够检测到微弱的缺陷,这些缺陷随着时间将演化为不可逆故障。但该方法仍然存在诸如定位图出现误判点,两端出现频闭带,以及定位精度低等缺点。为提高电缆故障检测定位能力,本文结合频域反射分析法与峭度特征量,提出了一种基于拓展峭度的提升缺陷定位能力的方法,可以显著降定位曲线的误判点并且在较宽扫频带宽时能够提升定位精度,最终实现高精度高分辨率的电缆缺陷定位。