电力电缆局部放电特征分析及运维检修策略研究

电力电缆局部放电检测是检测电缆绝缘状态的重要故障检测方法。然而,目前对于XLPE直流电缆局部放电的特征与分析相对空白,因此研究XLPE直流电缆局部放电的现象与特征,有助于对XLPE高压直流电缆绝缘状况的有效评估,同时对高压电缆的故障诊断与运维检修工作有着重要意义。首先使用Comsol仿真软件对XLPE电缆中间接头进行了仿真,分析了不同缺陷情况对XLPE电缆的影响;随后对不同类型的电缆绝缘缺陷进行了模拟试验,总结了XLPE直流电缆局部放电过程中的各类现象和特征,提出了XLPE电缆运维与检修工作的参考策略。     

高压电缆状态仿真及缺陷诊断平台的构建

针对电网运维中高压电缆状态检测及缺陷诊断的难题,设计开发了一套高压电缆状态仿真及缺陷诊断平台。该平台集成了电缆工况模拟设备、电缆缺陷模拟设备及监测设备,可开展电缆中间接头半导电层缺陷、中间接头主绝缘缺陷、本体及中间接头导体尖端缺陷、电缆终端缺陷的模拟,利用集成的高频/超高频局部放电、接地环流等在线监测设备及温度监测设备,完成了对不同典型缺陷电缆在不同工况下的状态量规律分析以及不同检测手段有效性的对比分析。     

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。     

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。     

电缆中间接头应力锥安装错位检测的试验研究

模拟制作了电缆中间接头应力锥安装错位缺陷,以此建立缺陷检测的试验平台,对比分析阻尼振荡波电压法局部放电检测、工频交流耐压试验和局部放电在线检测等典型试验方法对电缆应力锥错位缺陷检测的有效性和灵敏度。试验结果表明:三种试验方法均可有效检测电缆应力锥错位缺陷,其中阻尼振荡波电压法的灵敏度更高且可实现精确定位。由此得出结论:可采用阻尼振荡波电压法局部放电检测和工频交流耐压试验进行10 kV电缆交接验收试验,将电缆绝缘状态检测关口前移;可采用局部放电在线检测方法检查在运电缆的绝缘状态。     

基于模拟试验的高压电缆接地电流在线监测装置功能校验分析

因接地系统缺陷引发的高压电缆故障时有发生,接地电流在线监测技术是进行接地系统缺陷检测的一种有效手段,但该技术在工程应用中仍面临许多问题,其有效性及精度尚需通过仿真模型进行试验校验。文中利用高压电缆状态仿真试验平台,构建了110 kV电缆模拟试验回路,通过升压和升流系统模拟实际运行工况,对高压电缆接地电流在线监测装置进行了功能校验分析。在不同电缆运行工况下,对在线监测装置传感器的发热、振动和噪声状态进行了实测和分析。当电缆本体和接地缆流经异常电流时,校验了在线监测装置的运行情况。实验结果表明,在线监测装置中采用的不同结构的接地电流传感器的发热、振动和噪声状态存在差别,对电缆系统的影响程度也不一致,针对发现的问题提出了防范措施,确保在线监测装置的安全有效应用。     

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。     

电网设备状态检测真型实验平台的设计与实现

针对电网设备状态检测技术推广应用过程中,面临的抗干扰技术研究、仪器性能检测与比对、技术培训、新技术研究等工作缺乏真型设备实验平台的问题,对状态检测特别是带电检测技术的研究应用现状及面临的问题进行了分析,提出了电网设备状态检测实验平台的设计方案。利用110 k V GIS、变压器、电缆及10 k V开关柜、箱变等真型设备,在机械结构、绝缘性能、内置传感器优化布局、典型缺陷设置等方面进行了改造,研制了变压器、GIS内置特高频局放传感器、高压电缆内置电容型高频局放传感器,并建立了基于真型电网设备状态检测的实验平台。在该平台上对变压器、GIS、高压电缆、配电设备的典型局部放缺陷进行了同步模拟与检测实验。结果表明:该平台能够完成电网设备状态检测技术的研究开发、技能培训、仪器校验与比对等工作,能够真实模拟变电站运行工况、复杂电磁环境下各种输变配设备典型缺陷,对推动状态检测技术的研究与应用具有重要的实际意义。     

基于余弦方波的配电电缆绝缘多功能测试装置的研制

文中研制了一种兼具产生超低频余弦方波和振荡波的多功能高压发生装置,利用该装置既可以开展电缆绝缘的耐受电压能力测试,也可以开展局部放电检测。装置主要由快速充电单元、放电单元、高压电抗器以及局放检测单元组成。放电单元作为装置的核心单元,其实现采用了基于串联IGBT为核心的高压半导体开关,以满足系统最高30 kV峰值电压输出的需求。整套装置可以在余弦方波和直流振荡波两种模式下独立工作.在实验室中搭建系统平台,对中间接头处有缺陷电缆进行了局部放电检测。实验结果验证了多功能高压发生装置用于电缆绝缘测试的有效性。     

GIS设备故障仿真试验系统的研究与建立

为了实现GIS设备现场局部放电检测结果的准确分析,研究GIS中典型绝缘缺陷的局部放电特性,构建了一套基于363 kV GIS完整间隔的故障仿真试验系统。该系统具备人工缺陷设置单元,可同时施加电压和电流,可在缺陷设置单元中人工内置各种GIS典型绝缘缺陷,在外加电压及电流情况下进行局部放电的检测和分析,可真实模拟现场GIS的实际运行工况,为后续GIS典型绝缘缺陷局部放电特性研究提供平台。