XLPE电力电缆局部放电定位技术研究

局部放电检测是评估电气设备绝缘缺陷的有效手段,被广泛应用。文章分析了局部放电信号在XLPE电力电缆中传播与衰减特性,对三种局部放电定位技术(时域反射法TDR、到达时间分析法ATA、幅频映射法AF)进行了对比研究,结果表明:时域反射法适用于短电缆系统,通常用于停电检测;后两种方法适用于长电缆系统,且均能实现带电检测。和到达时间分析法相比,幅频映射法定位精度较低,但可以在每个测试点独立工作。降低了测试复杂程度,在实际工作中较容易实现。     

新型基于反射系数谱的电力电缆局部缺陷定位方法

为解决传统时域反射法(time domain reflectometry,TDR)和宽频阻抗谱法(broadband impedance spectroscopy,BIS)对电缆微弱局部缺陷进行定位时存在的问题,提出一种新型基于反射系数谱的电力电缆局部缺陷精确定位方法。首先结合电缆分布参数模型及精细频谱分析、Kaiser窗、距离窗处理技术详细阐明了反射系数谱定位方法的基本原理;然后对不同损伤程度的电缆缺陷进行建模定位仿真,检验该方法的可行性与识别灵敏度;最后在实验室65.5 m长的10 kV交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电力电缆上制作了微弱局部缺陷对该方法的准确性进行了验证。仿真和实验结果表明:该方法能对不同损伤程度的某些局部缺陷进行有效定位,即使电缆损伤程度较弱时,该方法也具有较高的识别灵敏度和识别精度,定位误差0.6%。与传统TDR相比,该方法对微弱缺陷的识别能力更强;与BIS法相比,该方法所需测试频率更低,所需测试点数更少。     

修复液抑制XLPE电缆局部放电的有效性研究

针对XLPE电缆中存在水树缺陷引起局部放电导致电缆绝缘迅速劣化的问题,提出了一种通过注入修复液修复电缆水树缺陷抑制电缆局部放电的方法,从XLPE电缆试样局部放电特征及缺陷表面微观形貌结构两方面研究修复液对XLPE电缆局部放电的影响。采用水针电极法加速XLPE电缆绝缘水树老化,并对生成水树缺陷的电缆试样进行注入式修复,测试分析修复前后电缆试样的局部放电特征,并对修复后电缆试样缺陷处的表面形貌特征进行分析。此外,建立XLPE电缆水树缺陷的有限元模型,结合水树缺陷处电场仿真进一步阐述修复液对XLPE电缆局部放电的影响机理。结果表明:修复后XLPE电缆局部放电的放电幅值和放电次数均大幅减小,表明修复液可以抑制电缆局部放电的发展,减缓XLPE电缆绝缘的劣化。     

XLPE电缆典型缺陷局部放电特性研究

实时准确地监测电缆内部绝缘缺陷的局放量对电缆状态的评估意义重大。介绍了一种基于新型差分电容传感器的内置局部放电检测系统,该系统可精准测量检测部位的局部放电。同时设计并构造了3种绝缘缺陷模型,分别采用内置式局部放电检测系统和试验室局部放电检测系统对缺陷电缆接头进行局部放电检测,试验结果证明该检测系统与试验室局部放电检测系统的放电相位及相应趋势完全一致,验证了该系统的可靠性。最后分析3种缺陷模型下获得的PRPD谱图,结果表明不同缺陷模型的局部放电信号特征明显,能真实反映电缆接头放电机理,为进一步进行放电类型的模式识别提供了试验依据。     

配电电缆本体受潮缺陷定位及受潮特性分析

为解决现阶段极化/去极化电流法(polarization and depolarization current, PDC)和时域反射法(time domain reflectometry,TDR)无法对电缆本体局部受潮缺陷进行定位及识别受潮路径的问题,提出一种基于输入阻抗谱的配电电缆本体受潮缺陷定位方法,并对电缆本体受潮特性进行详细分析。首先,利用电缆分布参数模型、频域反射理论、输入阻抗谱、加窗傅里叶变换,阐述所提诊断定位方法的基本原理。接着,建立电缆本体受潮模型,运用短电缆样本受潮实验和仿真建模,详细说明电缆本体不同受潮严重程度、潮气扩散速率分别对电缆电容变化与样本含水量的影响。之后,运用仿真,对不同受潮程度、不同受潮区域范围的电缆局部缺陷进行定位诊断,得到不同受潮缺陷的定位反射特征。最后,在实验室20m长的10kV交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电力电缆上制作0.8 m长的局部受潮缺陷,通过电缆本体受潮实验检验所提方法的有效性。仿真和实验结果表明:短时间内潮气很难径向入侵至电缆主绝缘,而会沿着铜屏蔽层与外半导电层之间的间隙往电缆首末两端轴向...     

基于模拟试验的高压电缆状态仿真平台功能分析

针对高压电缆缺陷状态开展模拟试验研究,设计搭建了高压电缆状态仿真平台。该仿真平台由升压单元、电缆模型单元、升流单元和控制测量单元组成,集成了局部放电、温度、接地电流等在线监测装置,可模拟制作各类主绝缘、半导电、接地系统及绝缘件缺陷。针对仿真平台各组成部分功能,通过精度校验和试验校核,分析验证其试验、检测能力,确保试验结果的准确性和精确性。分析结果表明,该仿真平台具备模拟高压电缆各类绝缘缺陷并进行检测分析、状态评估的能力。     

热老化对交联聚乙烯电缆绝缘中水树的影响研究

热老化过程不但会影响交联聚乙烯电缆绝缘的电磁学和物理化学性能,还对绝缘内水树的产生与生长有着一定的影响。通过研究热老化过程对XLPE电缆绝缘中的水树现象的影响,以及在几个有可能的影响因素当中,哪个因素对水树现象的影响最大。实验结果表明,在与XLPE电缆绝缘的热老化有关的各种因素对水树现象的影响中,热氧化对XLPE电缆绝缘表层水树的产生和生长的影响最大。尽管热氧化所引起的缺陷有可能就是XLPE电缆绝缘中水树生长过程中的起始点,但是它在一定程度上抑制着水树的成长,甚至有着"水树延迟效果"的美称。     

高压XLPE电缆缓冲层放电烧蚀机理与实验研究

为研究电缆缓冲层放电烧蚀机理,根据缺陷现象分析缓冲层与铝护套接触状态的变化,建立用于分析缺陷的电路模型,根据模型分析绝缘屏蔽层上的感应电压及影响感应电压的主要因素.从击穿事故线路中截取长度为15 m的缺陷电缆样本,并用缺陷电缆样本搭建局部放电检测实验平台.结果表明:绝缘屏蔽层的感应电压与缺陷数量、组合层电阻率以及缺陷处白色粉末厚度呈正比,与缓冲层和铝护套之间的接触面积呈反比,且缺陷电缆内部的放电信号具有明显的接触不良类放电特征.     

基于时域反射技术的电缆渗水缺陷检测方法

内部渗水是常见的电缆故障之一,电缆内部渗水缺陷的准确检测、识别及定位对于提高电力安全稳定具有至关重要的作用。本文在时域反射技术（TDR）理论的基础上,通过仿真分析了注入脉冲频率及幅值衰减对TDR有效定位距离的影响,获得了不同阻抗点特征波形,总结了渗水缺陷波形的分辨方法,并研究了复反射波对定位精度的影响。结果表明：TDR...     

110kV电缆振荡波局部放电模拟试验分析

为验证110 kV高压电缆振荡波局部放电试验技术检测电缆绝缘潜在性缺陷的有效性,以及积累该项试验技术现场应用经验,在高压大厅进行了110 kV电缆终端及中间接头放电仿真模型局部放电振荡波模拟试验,并进行该项技术对试验电缆破坏性的比对研究。试验表明高压电缆振荡波局部放电试验技术可检测并定位电缆终端较明显的局部放电缺陷,但对于半导电尖端较小的模拟缺陷,则无法检测到局部放电。     

基于EEMD与边际谱能量的电缆局部放电定位方法

振荡波局部放电试验在电缆绝缘缺陷检测中得到了越来越多的研究和应用,但背景噪声干扰和放电脉冲匹配的问题会影响局部放电定位的准确度。为实现振荡波电压下电缆绝缘缺陷的准确定位,提出一种基于集合经验模态分解与Hilbert边际谱能量的局部放电定位方法。首先采用移动窗口阈值法提取出局部放电脉冲信号,采用集合经验模态分解算法对信号进行分解,对得到的各分量进行Hilbert变换获得其边际谱能量值;然后选择不同本征模态函数分量在原始信号边际谱能量值的占比作为特征量,计算信号相似度进行入射脉冲信号和反射脉冲信号的匹配,最终采用时域反射法进行局部放电定位;最后对35 kV电缆进行振荡波耐压试验,对检测到的局部放电信号进行定位计算。结果表明,提出的方法可以在高斯白噪声较强的情况下实现电缆绝缘缺陷定位,定位平均误差可以达到1.15%。     

电缆附件高频局部放电检测技术及应用

<正>局部放电检测是电缆附件绝缘检测的重要手段,其中高频局部放电检测方法能有效发现电缆附件的潜伏性缺陷。利用电缆故障模拟装置获取检测数据,分析不同局部放电故障的时域统计特征,得到不同故障的特征向量,建立局部放电故障特征数据库,为电缆故障诊断提供有力的数据支撑,并通过缺陷模型检测数据验证其检测方法的有效性。     

基于反射系数谱的XLPE电缆水树缺陷定位方法

地下电缆中的水树能够在不改变电缆性能的情况下持续生长数年,并最终导致无法预料的绝缘故障.为解决现有技术对电缆水树缺陷定位诊断时存在的不足,提出基于反射系数谱的水树定位方法.首先利用传输线理论构建了含水树缺陷的电缆反射系数谱的解析模型.然后以分布电容为对象分析了水树缺陷对反射系数谱的影响,并基于广义正交法构建了诊断函数D...     

交联聚乙烯电缆水树缺陷的修复方法研究

采用硅氧烷修复液修复交联聚乙烯电缆老化试样中的水树,进而分析修复效果及机理。将介质损耗因数为4%～6%,绝缘电阻7 500～10 000 MΩ的短电缆在7.5 kV 450 Hz交流电压下老化至介质损耗因数达到20%左右,绝缘电阻3 500～5 000 MΩ。然后用压力注入式修复装置把修复液注入缆芯对水树缺陷进行修复。以介质损耗因数、绝缘电阻和击穿电压为指标对修复效果进行评判;通过显微镜切片观察修复前后水树微观形态;通过仿真修复前后水树附近电场分布来分析和验证水树的修复机理。实验结果证明,修复液可以充分与电缆水树中的水发生反应生成胶状聚合物填充水树通道;修复后电缆介质损耗因数、绝缘电阻和击穿电压恢复到新电缆水平;改善了绝缘层电场分布;有效地抑制了水树生长。实验表明,该修复液可有效修复电缆中的水树缺陷,提高电缆绝缘水平。     

直流局部放电试验系统的研制及应用

随着中国特高压直流输电工程的发展,换流变压器等电力设备的安全可靠性问题显得尤为重要。由于直流局部放电试验能够提早发现绝缘缺陷、有效预防直流输电设备绝缘击穿事故的发生,根据直流局部放电机理,研制出一套可用于换流变压器直流耐压过程的局部放电检测的试验系统。该系统具有抗干扰能力强,高速、持续、实时采集的特点,能够保证系统检测的直流局部放电信号的有效性和完整性,并通过典型油纸复合绝缘模型验证了其性能。实践结果表明,它能有效、便捷地测量油纸绝缘直流局部放电的时域信号。对时域信号进行的时频分析和统计分析结果表明：同一电极模型中,统计特征参量的数值上随加压时间变化明显,可实现局部放电发展严重程度的预测;不同电极模型中,统计特征参量分布规律一致,可有效判断缺陷类型,该系统有望广泛地应用于直流输电设备检测。     

配电电缆中受潮接头的阻抗特性及其检测方法研究

电缆接头是电力电缆中最脆弱的部位,接头受潮是中压交联电缆的常见缺陷,如果未能及时得到修复,将导致电缆过早失效。文章围绕中间接头受潮后的阻抗特性及其检测方法开展研究,阐述了波在电缆中传播的折反射现象,以时域反射法的理论知识为基础,在CST (Computer Simulation Technology) Studio Suite中建立了10kV冷缩式中间接头的三维单芯模型,对中间接头不同程度进水情况下的阻抗特性和反射波形进行研究;在实验室10kV交联聚乙烯电缆中间部位的电缆接头上制作进水缺陷,分别进行电缆接头S参数测量和时域脉冲反射实验;最后,分析和比较了电缆受潮接头的阻抗特性仿真和实验结果,证明了使用时域脉冲反射技术对受潮电缆中间接头进行受潮诊断的可行性和有效性。     

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。     

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。     

考虑频变参数的交联聚乙烯电缆中局部放电传播特性的时域分析

为研究电力电缆中局部放电脉冲的传播特性,并综合考虑导体集肤效应和半导体层等因素的影响,总结了单芯交联聚乙烯(XLPE)绝缘电力电缆的频变模型。为进一步将该模型应用于时域分析中,使用矢量拟合方法对解析模型进行有理化近似。在拟合结果的基础上,提出了等效的Г型集总参数电路模型。基于该电路模型对具有不同复介电常数半导体层的中压XLPE电缆进行仿真,并与采用ATP中改进的J-Marti模型计算结果进行了比较,同时还对Gauss型和不对称型两类放电脉冲的传播特性进行了研究。计算结果表明:电缆中的高频局部放电脉冲幅值具有较强的衰减;在色散因素的影响下,Gauss型脉冲会产生不对称现象;所述模型能够对电缆中的局部放电传播特性进行分析,为电力电缆的局部放电检测带宽和故障诊断提供参考。     

中压交联电缆接头复合界面受潮缺陷的诊断方法研究

电缆中间接头复合界面受潮是中压交联电缆的常见缺陷,在运行的过程中会导致界面表面电阻下降,进而产生沿面放电,逐渐降低电缆的绝缘性能,甚至直接导致电缆中间接头绝缘击穿事故,给电缆线路的安全稳定运行带来严重隐患。笔者根据电缆中间接头的结构特征建立了复合界面受潮缺陷的等效电路模型,仿真分析了不同程度受潮缺陷下,注入脉冲信号的时域反射波形图谱及其典型特征。提出了一种采用基于注入脉冲信号时域反射波法检测与定位电缆中间接头复合界面不同程度受潮缺陷的方法,并通过工业应用案例验证了该方法的有效性。