振荡电压波作用下电缆局部放电的仿真分析

振荡电压波可以使电缆缺陷部位产生局部放电,可以用来进行电缆局部放电的定位。本文介绍了振荡波电压法在交联聚乙烯电缆局部放电定位中的应用原理,建立了电缆在正常情况下和存在局部缺陷下的二维有限元数学模型,利用有限元分析软件在振荡波电压作用下对电缆进行了电场仿真。仿真结果表明在振荡波电压作用下电缆缺陷部位电场畸变,超过气隙的击穿场强而产生局部放电。该结果为研究和设计振荡电压波系统提供了理论依据。     

基于电容串联式的新型振荡波测试系统的研究

传统直流激励式振荡波容易对电缆形成空间电荷。为解决直流加压对电缆造成损伤这一隐患,提出一种新的振荡波电源结构,分析了电容串联式振荡波电路的加压过程然后利用Multisim软件进行仿真并结合仿真数据,确定其理论的可行性。以实验室10 k V交联聚乙烯电缆为研究对象,设计电容串联式振荡波实验平台并开展新型振荡波局部放电实验,进一步结合仿真与实验数据验证电压波形的正确性以及与传统加压方式的等效性。实验结果表明,新型振荡波电路能够有效避免电缆在测试过程中产生空间电荷,能有效检测出电缆中缺陷的局部放电,可以替代传统的振荡波测试方法。     

振荡波缺陷定位系统的无晕设计

目前振荡波装置在试验过程中非电缆本体的电晕放电容易引起电缆缺陷的误诊断。为了有效减小外接装置引入的局部放电,增加试验中局部放电识别的准确性,采用对电缆终端建立电场仿真模型的方法,探究振荡波系统中的强电场区域,针对仿真结果,对电缆本体以外强电场区域进行了无晕处理,包括油浸电缆终端头、使用蛇皮管导线、套接均压环等改进方式,进而,对真实电缆进行了缺陷定位试验。实验结果表明,无晕设计后,采集到的干扰信号大幅减少,缺陷识别准确性显著提高。通过研究发现,振荡波系统的无晕设计是提高定位精度的关键因素。     

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LSTM算法的高压交联电缆线路振荡波局部放电检测方法

高压交联电缆线路承担的高电压、大容量电力输送任务存在复杂性。针对线路振荡波局部放电检测准确度较差,难以进行缺陷定位的问题,提出基于长短期记忆（LSTM）网络算法的高压交联电缆线路振荡波局部放电检测方法。应用振荡波电压法搭建高压交联电缆线路振荡波局部放电检测框架。基于小波包分解算法,提取典型局部放电信号特征,通过LSTM网络算法识别与检测振荡波局部放电信号,消除局部放电信号中的噪声。根据原始振荡波与反射振荡波到达测试端的时间差,结合振荡波传播速度,确定高压交联电缆线路缺陷位置,实现电缆线路振荡波的局部放电检测。试验结果表明,所提方法的局部放电信号识别准确度更高,电缆线路缺陷定位更精准,实际应用性能较佳。     

带T接分支的电缆-架空线混合线路双端行波故障定位

针对带有 T接分支的电缆-架空线混合线路,提出基于区间分割的双端行波故障定位方法.首先分别计算行波由线路首端测量点、沿线各分支点、电缆-架空线连接点及线路首端测量点传播至线路两端测量点的时间差值,并作为整定值序列.当线路发生故障时,将实际测得的故障初始行波浪涌传播至线路两端的时间差值与整定值序列比较即可确定故障区段.若故障点位于主干线,还可进一步计算出故障点到线路两端测量点的距离.仿真结果表明了混合线路双端行波故障定位方法的可行性。     

基于Friis传输方程的局部放电定量计算方法研究

特高频法监测电缆及GIS局部放电时需要对放电量进行精确地标定,以判断局部放电严重程度。文中提出一种利用Friis传输方程对局部放电定量计算的方法,该方法将局部放电源作为发射天线模型化处理,并引入Friis传输方程,将计算等效为天线传输过程,应用HFSS仿真得到的四阶Hilbert分形天线作为接收天线模型。通过局部放电试验与计算分析验证,确定了局部放电量与接收特高频信号的能量呈二次曲线的关系。     

基于Friis传输方程的局部放电定量计算方法研究北大核心

特高频法监测电缆及GIS局部放电时需要对放电量进行精确地标定,以判断局部放电严重程度。文中提出一种利用Friis传输方程对局部放电定量计算的方法,该方法将局部放电源作为发射天线模型化处理,并引入Friis传输方程,将计算等效为天线传输过程,应用HFSS仿真得到的四阶Hilbert分形天线作为接收天线模型。通过局部放电试验与计算分析验证,确定了局部放电量与接收特高频信号的能量呈二次曲线的关系。     

变电站内联络电缆局部放电检测及解体研究

随着技术的发展,部分变电站内变压器与气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)之间开始利用短段的联络电缆连接。联络电缆的两个终端接头是该电气连接的故障频发点。结合一起典型的站内联络电缆局部放电谱图及解体处理的案例,给出了一种高频检测技术确定电缆局部放电的方法和步骤,即通过横向和纵向对比高频放电脉冲的幅值大小、第一个波头方向、频率衰减特性和波形畸变率等特征先确定信号来源,再确定放电性质。最后,采用特高频和超声检测技术对该方法进行了验证,并将放电信号精确定位。     

考虑相速度频变特性的改进互相关算法局部放电定位

电力电缆局部放电检测是诊断电缆绝缘状态的有效手段。针对传统时延估计局部放电定位方法中定位精度较低的问题,在互相关算法的基础上考虑电缆相速度的频变特性,利用电缆相速度对局放信号相位差进行修正。该方法不仅保留了互相关算法具有的抗噪性能,而且通过对局放信号相位差进行修正后,定位精度明显提高。首先,通过MATLAB搭建电缆仿真模型对不同信噪比和不同位置下的局放源进行定位,然后在实验室一条长为498 m长的10 k V XLPE电缆上利用振荡波局部放电测试系统进行局部放电定位实验,对该方法的可行性进行了验证。仿真和实测结果表明,利用相速度对局放信号相位差进行修正后,定位精度明显提高,并且定位结果对不同位置的局放源具有较好的鲁棒性,同时该方法在较低信噪比(-5 dB)下也能达到较小的定位误差。     

电缆局部放电测试中本体放电和干扰的识别及放电点的准确定位

根据交联电缆放电模型,阐述了电磁波行波在电缆传输中的特性参数和识别电缆放电的图像特征,并介绍干扰信号的识别和排除方法。同时根据电缆的放电传播方式,介绍了电缆发生放电时放电点的定位方法,着重介绍了端头放电的波形识别和定位方法。实践证明该办法是有效的。     

高压交联聚乙烯电缆高频损耗对局放脉冲识别的影响

等效带宽W-等效时间长度T分离技术一般通过W-T的2维笛卡尔坐标系的簇脉冲来识别局部放电(partial discharge,PD)脉冲。局部放电信号沿交联聚乙烯(cross Linked polyethylene,XLPE)电缆传播的高频损耗影响W-T簇分类。为此,提出1个近似传播分析模型,避开传播参数测量法对于长电缆的局限性和分析解方法难以测量半导电层复合介电常数的问题,将其用于分析局放脉冲的W和T与传播距离的关系;同时计算了高斯型PD脉冲的W和T,以及W、T与传播距离的数学关系模型;最后采用近似传播分析模型和数学关系模型针对实际电缆进行了仿真与测量。结果表明高频损耗对W分离影响较小,而对T分离在远距离时影响较大。可见,W-T簇分类对离测量点500m内的PD信号具有良好效果,而对远距离的PD信号主要依靠W来分离。     

110kV三相交叉互联电缆的频变模型及局放仿真分析

由于技术上和经济上的优点,交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆在高压和超高压领域的应用越来越多。局部放电检测是判断电缆绝缘状况的有效的方法,交叉互联电缆系统中的局部放电信号存在复杂的互扰问题,给实际带电检测带来很大的困难,有必要分析交叉互联电缆系统中局部放电的传播特性。研究表明,半导电层对局部放电信号的高频分量有着严重的衰减和色散作用,基于Blackburn等学者提出的改进型电缆模型的原理,经过适当调整参数,建立了三相交叉互联电缆系统的J-Marti频变模型,并对该系统中局部放电的传播特性进行了仿真分析和试验验证。试验结果表明:该模型能够合理地解释局部放电信号在三相交叉互联电缆系统中的传播规律。     

XLPE电缆中局部放电脉冲传播特性的实验研究

对模拟局部放电的窄脉冲和陡前沿脉冲沿电缆的传播特性进行了实验研究。在两段不同长度的电缆首端分别注入窄脉冲和陡前沿脉冲 ,同时记录首末端波形 ;分析了不同频率下脉冲在电缆中的传播和衰减情况 ,并提出了电缆局放检测用传感器频率的选择原则。     

基于超声波的电缆终端局部放电检测

XLPE电缆终端的故障率远高于电缆本体,采用超声波检测方法,对大量运行中电缆终端的局放缺陷进行了普测,分析了不同种类的超声检测仪器的原理和应用效果。对缺陷电缆终端,在实验室进行了超声波带电检测、常规局放试验、红外成像检测,并解剖故障电缆终端、制作切片,寻找局放成因。试验和解剖结果证明:局放超声检测方法,对电缆终端局放缺陷有较高的灵敏度。     

基于高频电流电磁耦合法的XLPE电缆局部放电测量分析

通过归纳电缆局部放电测量信号的各种干扰源及放电信号基本特征,分析局部放电测量中信号识别方法的放电相位图谱、信号频谱特性、信号幅特性以及信号分离技术,提出了一种基于高频电流电磁耦合法的局放带电测试方法.该法结合计算机辅助分析手段,利用现有局部放电研究成果和经验,可提高局放测量中对信号进行正确分析和判别的能力.应用该方法对某电缆线路开展测试工作,并分离出局部放电信号.     

电力电缆局放定位中波速确定方法研究

由于电缆中局放脉冲传播速度很快,对电缆局放定位误差影响很大。由于电缆参数不同导致其中局放脉冲的传播速度有所差别。波速微小的差别会使定位结果偏差较大。针对不同电缆,局放定位应该采用基于实验确定的波速。在分析了广泛应用的交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆中局放脉冲传播特性后,提出了电缆局放定位中波速确定方法。基于实验数据拟合,得到局放脉冲在电缆中的传播时间与电缆长度的表达式,为局放点精确定位打下基础。     

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。     

Effect of water on aging of XLPE cable insulation

Cables as elements of power distribution system have great influence on its reliable service and overall planning requirements. During last years, crosslinked polyethylene (XLPE) cables have been more and more used in power systems. This paper presents the results of an investigation of changing of (XLPE) cables insulation breakdown stress (AC BDS) due to water absorption. The paper deals with AC BDS of the following kinds of XLPE cable insulations: steam and dry cured with water tree retardant crosslinked polyethylene (TR-XLPE) and non-tree retardant crosslinked polyethylene (XLPE). During tests, the tap water was injected into, (1) conductor with cable ends closed; (2) into cable conductor with ends opened; and (3) into metallic screen with cable ends opened. The presence of water in XLPE cables was subjected to electrical stress and heating. AC BDS tests were performed as a function of aging time and water content in the cable insulation at different aging temperatures. Also, in this investigation, tests with the changing of AC BDS in the radial direction of unaged and aged XLPE cable insulations were carried out.     

Measurement technique for high frequency characterization of semiconducting materials in extruded cables

Knowledge on the dependence of wave propagation characteristics on material properties and cable design is important in establishing diagnostic methods for cable insulation. In this study, a high frequency measurement technique to characterize the semi-conducting screens in medium voltage cross-linked polyethylene (XLPE) cables has been developed. The frequency ranges from 30 kHz to 500 MHz. The influence of the experimental set-up, sample preparation methods, pressure and temperature are investigated. A dielectric function is developed for the semiconducting screens and this is incorporated into a high frequency model for the cable. The propagation characteristics obtained from the high frequency cable model are compared with those obtained from measurements made on the same cables.