高压电缆故障分析及其状态检测技术

本文按照电缆故障部位和故障性质两种方式将高压电缆故障进行了归类,同时分析了故障形成的原因;总结了常规的电缆状态检测项目,并针对不同类型的故障提出相应的状态检测方法和技术;给出了电缆故障的防范措施。从电缆故障的部位来看,本体故障占很大一部分;就形成原因而言,电缆设备质量问题,设计、施工工艺不良,外力破坏和外部因素是造成电缆故障的三个主因;运行巡检、局放检测、电缆运行温度监测是及早发现电缆缺陷和故障的三种最有效的检测手段。提出了电缆故障的防范措施,应从生产、设计和施工的源头把关电缆的生产和安装过程,同时加强运行巡检并运用合理的电缆状态在线监测技术,以期在电缆故障发生前发现缺陷,减少故障的发生。     

基于阻抗谱加窗傅里叶变换的电缆多段缺陷识别方法

电缆各类潜伏性缺陷的识别和定位对电力运维具有重要意义,然而现有电缆检测方法无法在故障产生前对电缆老化、局部破损等缺陷检测进行定位。提出了一种基于电缆宽频阻抗谱的无损局部缺陷检测方法,可以有效地定位电缆早期缺陷,避免演变产生电缆故障事故。建立电缆分布参数的数值模型,研究了电缆阻抗谱特征规律,对比分析不同老化程度的潜伏性缺陷的出现对电缆阻抗谱的影响,分析了不同潜在缺陷的频域阻抗谱特征;对含有缺陷的电缆阻抗谱进行离散傅里叶变换,并以切比雪夫窗函数对积分变换的结果进行处理,实现了对多段潜伏性缺陷的准确定位。实验和仿真结果表明：该方法可以实现电缆上多段潜伏性缺陷定位,通过窗函数算法可以显著抑制噪声,提升定位精度。为电缆故障定位技术改进提供了新的技术手段。     

交联聚乙烯高压电缆熔接头缺陷检测技术研究

高压电缆熔接头长时间带缺陷运行，容易造成运行故障。为及时排查接头缺陷，本文以高压电缆熔接头为研究对象，利用数字射线检测技术（digital radiography,DR）对高压电缆熔接头的主绝缘及导体恢复过程进行检测，采用有限元法对导体弯曲极限进行分析。结果表明：DR检测技术可以有效检测出XLPE主绝缘熔接头气泡、导体弯曲、偏心等缺陷，通过现场解剖论证了检测结果的准确性，为高压电缆熔接头缺陷检测提供了一种有效的手段。XLPE主绝缘气泡缺陷是交联管道温度和氮气压力下降引起的；针对导体弯曲、偏心缺陷，考虑接头的安全裕度，建议弯曲间隙不应超过11 mm，且弯曲位置的绝缘厚度不应少于30 mm。     

振荡波局部放电诊断技术在高压电缆的应用

实践证明高压振荡波局部放电检测技术能快速定位潜在电缆局部放电缺陷且不会对电缆造成伤害。介绍了220 kV高压振荡波局部放电检测系统的构成及工作原理,并通过实例验证了该系统在110 kV XPLE电力电缆的局部放电诊断、缺陷定位方面效果良好。     

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。     

基于HFCT局放测试技术的高压电缆终端失效检测方法研究

针对高压电缆终端因缺陷造成的运行失效问题,分析局部放电的机理,采用HFCT(高频电流传感器)的局放测试技术并结合交流变频谐振耐压的试验方式,设计了一种通过监测电缆终端在不同试验电压下的局部放电图谱,以确定电缆终端发生失效状态的检测方法。通过现场化的试验验证,有效地发现了高压电缆终端缺陷。应用该检测方法,解决了高压电缆工程竣工验收问题,可以在电缆终端竣工验收中有效地发现微小缺陷,对于提前判断高压电缆终端失效具有明显效果。可避免因终端失效造成的电缆运行故障甚至是终端头爆炸等事故。     

高压交联电缆缓冲层烧蚀缺陷检测方法研究北大核心CSCD

近年来,国内频繁出现高压输电电缆缓冲层烧蚀缺陷或故障,缓冲层烧蚀缺陷已成为影响输电电缆本体安全运行的重大问题,但目前电力部门对此类缺陷尚无较好的检测方法。文中在分析输电电缆缓冲层作用、类型及参数要求的基础上,对半导电阻水缓冲带和铜丝纤维编织布两种缓冲层结构进行了烧蚀缺陷的特征分析,并以两条故障电缆线路为研究对象,采用高次谐波法、宽频阻抗法、X射线检测法进行了检测方法的探索性试验研究。经研究分析,发现半导电阻水缓冲带和铜丝纤维编织布缓冲层结构的烧蚀缺陷虽表征现象相似,但引起烧蚀的原因不同。高次谐波法的现场实际检测结论没有针对性,难以指导生产应用;宽频阻抗法测试的阻抗波动重复性不佳,对局部缺陷点的定位效果不好;X射线成像技术对电缆缓冲层烧蚀缺陷具有一定的检测效果,但铜丝纤维编织布及铝护套等金属物质对烧蚀缺陷的灰度对比影响较大。     

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。     

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。     

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。     

电缆线路中间接头绝缘缺陷电场仿真与放电小室局放检测研究

高压电缆作为输送电能的优选设备而被广泛应用,但其长期处于高压环境下,将会导致故障的发生。电缆接头是电缆中最为薄弱的环节,由于其制造过程的不严谨和长期运行与高压环境,将会产生诸多绝缘缺陷,导致局部放电。缺陷会导致内部场强的增加和温度的升高,将严重影响电缆的正常工作,甚至导致绝缘击穿引发巨大故障。为预防绝缘缺陷引起的故障,对电缆进行气隙,杂质和受潮3种典型的绝缘缺陷进行仿真分析,通过对比来得出不同缺陷对电场强度和电压的影响,接着对中间接头的典型绝缘缺陷进行了局部放电检测,结果显示即使微小的缺陷也会引起场强和电压的突变,从而导致绝缘劣化。     

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缺陷提供了依据。     

高压电缆状态检测技术有效性研究

目前各种高压电缆状态检测技术的有效性、经济性和可操作性一直困扰着高压电缆状态检修策略的制定。对近10年来高压电缆运行故障进行统计,在此基础上分析了各种状态检测技术的有效性;然后分析了各种局放在线监测技术的特点,并在实验室模拟试验的基础上,比较了不同局放在线监测方法的有效性和灵敏度;最后提出了电缆状态检测技术的应用建议。     

高频电流局放和X光检测在高压电缆带电检测中的应用

随着交联聚乙烯(Cross-linked Polyethylene,XLPE)高压电缆在城市地下电网中广泛投运,其安全运行对于电网稳定越来越重要,找到切实可行的方法来监测现场运行电缆的绝缘势在必行。高频电流法是一种非侵入式的检测方法,安全可靠,针对某110 k V高压电缆接头绝缘击穿事故,对同结构电缆头进行局部放电,发现疑似局放信号并确定了其局放源,验证了此方法的实用性;X光检测是一种可实时成像的新型检测技术,通过一起电缆主绝缘击穿事故的X光检测,表明了利用X射线数字成像技术,可实现电缆内部结构的可视化诊断,快速准确的评估电缆缺陷程度。电缆高温运行实例将两方法综合应用,进一步验证了其有效性,为XLPE高压电缆局放带电检测提供理论支持。     

基于频域反射法的高压电缆外破故障定位研究

高压电缆在安装施工阶段,有可能遭受机械振动、外力挤压和冲击作用,从而造成绝缘层破损、异物刺入等外破缺陷。为了对这些外破缺陷位置进行精准定位并加以维修,提出一种基于频域反射法的新型高压电缆外破故障定位方法。首先结合电缆分布参数模型,基于现有的频域反射法理论基础,展开对电缆宽频阻抗谱FFT变换实现定位方法详细说明。最后在实验室一段30 m长的110 k V电缆上制作铁钉扎入的缺陷,并对该缺陷进行定位,发现该方法具有较高的识别灵敏度和识别精度。     

基于行波原理的架空线与电缆混合线路准确故障定位技术研究

本文对当前配电网系统架空线与电缆混合线路故障率高的现状进行了分析,并对架空线与电缆混合线路故障定位存在的技术难点进行了研究,提出了在配电网系统中应用行波故障定位技术实现故障区域快速定位和非故障区域快速恢复供电的可行性方法,有效地提高了某配电系统架空线与电缆混合线路故障定位的准确性和故障处理效率。     

基于时间延迟理论的高压电缆巡检周期优化

为了经济高效开展高压电缆的巡检消缺工作,提出了基于时间延迟理论与经济效益分析的高压电缆巡检周期优化方法。首先基于时间延迟模型模拟电缆缺陷发展为故障的过程,将电缆故障发展视为由缺陷出现与缺陷发展为故障两个随机事件组成;然后根据历史故障时间与巡检周期,建立电缆故障发展的数学计算模型,并考虑电缆故障的时间与空间特性,将电缆系统按照运行年限与巡检目标进行分类,建立不同运行年限内线路各部件的故障数期望值与巡检周期的数学关系;之后以故障损失与巡检费用最低为目标,计算电缆线路各部件的优化巡检周期;最后针对南方电网公司近10年投运的高压电缆,采用该方法理论计算得到优化巡检方案。理论上优化后的高压电缆故障损失与日常巡检的总费用相较于优化前可降低40%。所述方法可有效提高经济效益,为高压电缆巡检周期制定与巡检工作开展提供参考。     

电力电缆故障原因及检测方法研究

电力电缆故障对电网运行可靠性造成了严重影响.分析了电缆典型故障类型、形成原因以及各种故障检测方法.结果表明,机械损伤、过负荷运行、电缆头缺陷等是造成电缆故障的主要原因.电缆故障检测时,应根据故障类型和性质选择合理的故障检测方法.为防止电缆故障的发生,提高电缆运行的可靠性,应在线监测电缆负荷电流,监测电缆温度,防止电缆化...