固体绝缘材料内部缺陷形貌的超声检测研究

电力设备长期运行中,绝缘材料内部会产生不同形态的细微缺陷,采用超声检测有助于及时发现缺陷,确保设备的安全运行。笔者根据固体绝缘材料内部缺陷形貌超声检测的要求,通过对不同频率探头测量灵敏度和衰减的对比确定了适用的超声探头频率,分析了影响超声检测灵敏度的因素。在此基础上设计了能准确获取缺陷形貌特征的超声自动检测系统,提出了基于回波特征参量分析的缺陷形貌超声成像方法。采用设计的超声检测系统对人工模拟缺陷环氧试样进行超声扫描验证检测方法的实用性,结果表明:检测系统可以准确识别直径大于130μm的气隙缺陷,能够反映内部电击穿通道的二维走向,及其在材料内的空间位置信息,该方法对于不同电力设备绝缘内部缺陷的诊断具有一定的参考意义。     

10 kV交联聚乙烯电缆接头微小缺陷时电气性能分析

对10 kV交联聚乙烯电缆接头制作过程中存在微小缺陷时的电气性能进行分析。人为制作了电缆接头绝缘层划痕、半导电层剥离尺寸不对、绝缘层有杂质这3种易在电缆接头制作过程中产生的缺陷,开展了绝缘电阻测试、直流耐压测试、工频交流耐压测试、雷电冲击测试和局部放电测试,并同完好电缆接头进行试验结果比对,得出只有局部放电测试能检测出缺陷电缆接头,其余试验均通过,对于电缆接头试验具有重要的参考意义。     

电缆局部放电带电检测技术在 东北电网的应用分析

首次利用局部放电检测设备检测东北地区在运高压电缆线路内部缺陷并进行解剖验证。在66 kV华裕右线电缆的局部放电检测中发现2号接头存在局部放电,定位信号来自A相接头。根据测试结果,对2号A相接头进行更换,对接头进行解剖,发现接头内部存在明显放电痕迹。此案例证明,局部放电检测设备能够检测运行电缆中存在的放电缺陷,是一种有效的检出手段。     

基于线性阻抗谱的配电电缆接头受潮缺陷检测

对电缆接头受潮缺陷的检测既需判定被测电缆线路是否存在接头受潮的情况,还需对受潮接头进行定位分析,因而配电电缆接头受潮的问题一直困扰着电力系统的运维人员和相关研究学者。通过线性阻抗谱技术开展电缆接头受潮缺陷的检测,首先基于理论和仿真分析了线性阻抗谱技术识别电缆阻抗变化的原理,然后通过现场试验验证了线性阻抗谱技术在配电电缆接头受潮缺陷检测与定位方面的有效性。     

高压电缆接头过盈配合及硅橡胶附件力学性能计算

电缆接头处的硅橡胶附件是高压（HV）电缆系统的薄弱环节。为了研究电缆与硅橡胶附件在过盈配合下的界面应力,首先通过单轴拉伸试验测得了硅橡胶材料的力学性能,优选出了适用的本构模型。而后针对1起典型故障案例,建立了过盈配合的理论模型,通过理论求解和有限元数值仿真研究了过盈量、硅橡胶绝缘层厚度与界面应力的关系。结果表明：硅橡胶附件的最大界面应力发生在半导电层厚度最大的位置处;Yeoh模型能较好地描述硅橡胶材料的力学性能,且具有较高的计算效率及计算稳定性;硅橡胶附件的绝缘层厚度和过盈量会影响其界面应力,其中过盈量占主导因素,在该故障案例中,过盈量每增加0.01 m,过盈配合界面径向应力绝对值约增加0.17 MPa;绝缘层厚度每增加0.01 m,过盈配合界面径向应力绝对值约增加0.006 5 MPa。因此,在电缆接头的应力设计中应重点控制过盈量。     

高压直流电缆接头稳态温度场分布及其影响因素

温度是反映电缆中间接头运行状态的重要参数。与交流不同,高压直流电缆中间接头绝缘层温度的变化影响着电场分布和空间电荷的积累,因此不仅要关注接头线芯的温度,更要研究绝缘层温度和绝缘层内外表面温差的变化。建立了高压直流XLPE绝缘电缆中间接头的简化模型,利用有限元软件进行仿真,得到了接头绝缘层稳态温度分布,并研究了不同线芯电流和电缆接头外表面温度分别对接头导线芯温度、XLPE主绝缘和硅橡胶（SIR）增强绝缘层温度分布以及绝缘层内外表面温差的影响。结果表明：直流高压下,线芯电流对三者影响较为显著;接头外表面温度对接头导线芯最高温度、绝缘层最高温度和绝缘层温度分布有影响,而对绝缘层内外表面温差的影响可忽略不计。     

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。     

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。     

基于非线性超声的电缆接头硅橡胶热老化状态检测

针对硅橡胶的热老化问题，引入非线性超声检测方法展开相关的试验研究。对电缆接头硅橡胶试样在200℃下进行不同时长的热老化试验，测试分析老化试样的相对非线性系数、微观结构、表面形貌的变化趋势。结果表明：随着热老化时间的增加，硅橡胶的相对非线性系数呈现明显的上升趋势，基于测试结果拟合得到相对非线性系数与热老化时间之间具有良好的线性关联度，可决系数R2>0.95；热老化后硅橡胶的有机成分逐渐减少，交联程度逐渐增大，表面开始出现局部孔洞、裂纹、填料析出等微观缺陷，微观结构发生一定程度的劣化，导致超声非线性效应增强。     

基于超声相控线阵的缺陷全聚焦三维成像

在无损检测领域,缺陷三维成像能够还原材料内部缺陷的空间信息,与传统的二维成像相比有着明显的优势。目前实现超声相控阵缺陷三维成像主要依靠面阵探头,而这些设备往往十分复杂和昂贵。通过采取适当的数据采集方法和后处理成像算法,超声相控线阵系统能够实现低成本、高效率的三维超声检测成像。采用断层扫描和全矩阵捕捉的方法获取成像数据;再利用全聚焦成像算法绘制高分辨率的断层图像;根据这些图像在三维空间中真实的位置关系,插值还原出缺陷的三维图像。此外,针对全聚焦成像算法计算量大的问题,提出了一种加速算法。实验表明,这种检测方法能够快速得到目标空间区域的高质量三维图像,准确体现缺陷的空间分布情况,相比于借助B扫查图像和C扫查图像材料内部缺陷的方法,具有更强的直观性。