基于OWTS 10kV XLPE电缆终端半导电层制作缺陷的实验研究

在10 kV XLPE电缆终端及接头安装过程中,如果半导电层的制作不当将会导致局部电场的畸变,最终会导致终端及接头的击穿故障。笔者对电缆终端剥除了铜屏蔽层、半导电层后的结构构建了电路模型。通过对模型的解析分析证明了XLPE与半导电层交界面电场同其周边介质类型以及介质倾斜角α有关。使用有限元仿真软件分3组情形对交界面综合场强及其切向分量进行仿真计算。仿真结果表明在半导电层右端涂抹倾斜角α=6°的硅脂效果最好。在分析OWTS实验原理基础上,对终端半导电层无倒角缺陷电缆进行了实验。实验结果表明,OWTS能够有效地检测出半导电层制作不当该类缺陷,并对其实验步骤进行总结。     

不同频率振荡波电压下XLPE电缆局部放电特性的研究

振荡波检测技术在电力电缆局部放电检测中广泛应用。测试电缆长度不同导致振荡波电压频率发生变化。为了研究不同频率振荡波电压作用下电缆缺陷的局部放电特性,文中使用自主研发的振荡波测试系统检测了热缩式电缆附件在电缆终端无应力管、中间接头错用绝缘胶带替换半导电自黏胶带、交联聚乙烯主绝缘表面由割痕导致的气隙以及主绝缘表面存在金属微粒这4种缺陷的局部放电,对比分析了局部放电起始电压、熄灭电压、放电幅值、放电次数等特征随振荡波频率的变化情况,并对4种缺陷进行模式识别。分析结果表明,局部放电特性随振荡波频率变化而存在差异,4种缺陷的统计特征区分度较大,识别效果较好,具有实际应用价值。     

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。     

振荡电压下电缆典型缺陷局部放电的统计特征及定位研究

振荡波检测技术在近似于工频的阻尼振荡电压作用下检测电缆绝缘缺陷处的局部放电,具有检测结果可标定、对电缆绝缘无损伤、特别适合现场测试等优点.为研究阻尼振荡电压作用下电缆缺陷局部放电的统计特征,文中在10kV电缆上预设了中间接头导体接管处错缠绝缘胶带、端部针尖、本体外半导电层破损、端部悬浮共计4类典型缺陷,采用自主研发的振荡波测试系统试验测量了预设缺陷的局部放电信号,应用振荡电压相位分析方法,分析了4类典型缺陷局部放电在不同严重程度时的相位统计特征.分析结果表明:4类预设缺陷的定位误差不大于10 cm;中间接头导体接管外错用绝缘胶带产生的局部放电信号呈三角形稀疏分布在振荡电压的20°～70°、200°～280° 2个相位区间;端部针尖缺陷产生的局部放电信号呈矩形密集分布在振荡电压的20°～110°、200°～280° 2个相位区间;外半导电层破损缺陷产生的局部放电信号呈三角形集中分布在振荡电压的180°～280°相位区间;端部悬浮缺陷产生的局部放电信号呈矩形集中分布在振荡电压的200°～300°相位区间.预设缺陷局部放电的相位谱图存在明显的特征差异,为进一步研究阻尼振荡电压作用下电缆局部放电的模式识别和放电严重程度奠定了基础.     

基于仿真与振荡波试验的电缆接头缺陷研究

借助comsol multiphysics仿真软件对10 kV电缆在运行的过程中出现的主绝缘划伤以及半导体不齐2种常见的接头缺陷进行建模仿真,模拟了电缆接头在2种不同缺陷条件下电场分布状况。得出电缆接头在主绝缘划伤以及半导体不齐的缺陷下会导致缺陷处的电场强度瞬间变大,从而导致局部放电情况。制作了2种缺陷的接头,并通过OWTS振荡波试验进行了相关试验,对试验结果完成了分析。通过结合仿真结果得出,对于半导体层不齐的缺陷类型,试验所得结果与仿真得到的结果相吻合;但对于主绝缘划伤的缺陷类型,试验所得结果与仿真所得结果不一致,OWTS试验没能够检查出集中局放,说明振荡波试验检查这种缺陷类型的能力偏小。研究成果可用来对电缆接头缺陷检测分析。     

用振荡波电压法检测含有缺陷的10kV交联聚乙烯电缆接头实验

10 kV交联聚乙烯电缆中间接头是极易引发故障的部位,分析振荡波电压法检测电缆接头各类缺陷的有效性具有重要意义.对冷缩式电缆中间接头分别制作了误用绝缘带、飞边以及水膜3类缺陷,并利用振荡波测试系统进行高压测试,测试结果表明振荡波测试系统对接头误用绝缘带缺陷反应最灵敏,但无法检测出接头含有飞边与水膜的情形.利用有限元法对...     

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。     

基于电-热-力场的10 kV电缆终端典型缺陷仿真研究

为了研究电缆终端硅橡胶/交联聚乙烯（SR/XLPE）复合界面典型缺陷对电场、温度场以及应力场分布的影响，采用COMSOL Multiphysics仿真软件建立了10 kV电缆终端仿真模型，对复合界面存在金属微粒、半导电微粒以及划痕缺陷时的电-热-力场分布情况进行仿真。结果表明：电缆终端复合界面存在金属微粒或半导电微粒时，界面缺陷区域的电场、温度场以及应力场存在不同程度的畸变，金属微粒对界面各物理场分布的影响更加明显。对于外半导电层截断处因交联聚乙烯划伤导致气隙缺陷的情况，发现界面气隙缺陷处电场发生畸变进而产生局部热点。界面涂覆硅脂对划痕处电场和温度场的畸变具有明显的改善作用，但划痕区域由于硅脂的填入导致应力分布不均匀，应力呈现两端高中间低的分布规律。     

220kV电缆接头半导电尖端缺陷的局部放电试验

交联聚乙烯电缆系统(尤其是电缆附件)故障,大多归因于生产制造和安装工艺不当导致的局部缺陷。因局部放电与放电源有着密切的关系,局部放电检测和模式识别被广泛用作获取缺陷类型及严重性信息的重要手段,以期为电缆系统的检修或更换决策的制定提供技术依据。为研究现场安装工艺不当造成的超高压电缆接头绝缘缺陷,在实验室内实际制作220 kV交联聚乙烯电缆接头半导电尖端人工缺陷,并且构建内置电容耦合传感器,在屏蔽良好的实验室大厅内进行局部放电试验。试验研究结果显示,接头内半导电尖端缺陷导致电场畸变明显,不同电压等级下的放电特性谱图具有明显特征,并采用二维小波变换提取q-φ放电谱图特征,为高压电缆线路局部放电状态检测放电谱图的诊断提供了缺陷样本数据。     

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。     

振荡波电压法检测交联聚乙烯电缆中间接头新缺陷的试验与仿真

振荡波电压法主要是利用电缆等值电容与电感线圈的串联谐振原理。振荡电压的多次极性变换可在电缆缺陷处激发出局部放电信号,通过高频耦合器测量该信号可达到检测目的。采用振荡波电压法对一条退运电缆且中间接头分别存在压接管表面误用绝缘胶带、主绝缘表面存在水膜时的情况进行了研究。结果表明振荡波电压法对压接管表面误用绝缘胶带缺陷的检出效果比较明显,对其它一些缺陷检出效果不明显,基于有限元分析方法的电场仿真结果也验证了这一点。因此振荡波电压法可否作为10kV交联聚乙烯电缆入网试验的一种替代方法有待进一步研究。     

电缆局放检测振荡波测试系统仿真与开发

针对目前用于电力电缆绝缘检测的振荡波测试系统,大部分文献只对其简要的工作原理及其现场测试情况进行了阐述。基于已有的工作基础,分析了系统的组成结构、参数设置及具体工作原理,并在仿真平台中搭建了系统模型,模拟局放发生及检测过程;在仿真的基础上,研究出了一套小型振荡波测试系统,通过人为设置电缆尖端缺陷,对系统进行了试验。从试验结果来看,所研制系统成功模拟了振荡波测试系统的工作过程,并且采集到了局放信号,且局放信号的分布特性符合尖端放电的特性,证明了该系统的有效性。     

振荡波电压法检测10 kV电缆局部放电试验

介绍了振荡波电压法测试系统的主要原理、设备构成及局部放电定位技术的原理;基于振荡波电压法检测技术,通过在一条退运10 kV交联聚乙烯短电缆上人工设置各种模拟缺陷,对系统的检测效果进行了初步分析,得出振荡波电压法对某些类型的缺陷如错用绝缘胶带等效果十分明显,而对其他一些缺陷如压接管表面存在毛刺等效果有待进一步研究;研究也表明电缆终端缺陷的检测可能会由于高压线夹表面放电引入干扰受到影响,建议采取其他辅助检测手段如开关柜局部放电检测技术或对高压线夹进行防电晕处理。     

基于OWTS技术的电缆局放检测应用分析

论述了电力电缆由于其具有供电可靠的特性,并且满足城市规划的要求,正在得到广泛应用。指出为了保证电缆的安全可靠运行既要重视故障检测手段,也要从源头上把关,针对隐藏缺陷进行检测,OWTS（振荡波局放测试系统）作为一种方便有效的电缆检测新技术目前正不断推广。对于OWTS检测技术的原理进行了介绍,并通过两个现场案例分析验证了其有效性。阐明了OWTS检测技术的推广应用将对电网的安全可靠产生巨大的经济和社会效益。     

改进电磁耦合法在振荡波局部放电试验中的应用

振荡波测试系统因其能带动大容量试品的能力而被广泛应用到长电缆局部放电测试中。为有效提高振荡波测量系统的灵敏度,从理论角度分析传统脉冲电流法对长电缆测试的局限性,进而提出一种改进电磁耦合法用于振荡波局部放电测试。通过对测试回路注入不同电荷量的脉冲对比两种测量方式的测量精度,进而搭建振荡波测试平台,对两种方式下的测量信号特征进行分析。实验结果表明,改进电磁耦合法具有更高的灵敏度,并且受到较小的低频干扰。     

配网电缆接头内部缺陷电场特征研究及电树发展分析

配网交联聚乙烯(cross linked polyethylene, XLPE)电缆的严重击穿故障大多发生在电缆接头处,主要由电缆接头在制造和安装过程中的工艺缺陷引起。文中采用模拟电荷法研究电缆接头4种典型缺陷,即气隙、水膜、金属碎屑和金属外破附近的电场分布特征;然后采用电场计算与随机漫步理论相结合的方法,分析缺陷引发的电树枝的分布规律。同时,测量带缺陷配网XLPE电缆接头样本周围的实际电场分布,并比较测量结果与计算结果。结果表明,采用电场测量的方法可以直接有效地识别电缆接头内部缺陷类型,相比气隙、水膜缺陷,导电缺陷造成的电场畸变更为显著。缺陷引发的电场畸变大于临界电场值时会引起电树发展,电树发展的轨迹长度与场强大小呈正相关,导电缺陷引发的电树枝有较大概率向缆芯方向发展,更易引起XLPE绝缘击穿。     

局部放电测试对金属氧化物避雷器阀片缺陷的敏感度分析

一起金属氧化物避雷器故障分析中发现,对阀片存在缺陷的避雷器进行局部放电测试时未检出局部放电特征信号。对该现象进行深入分析,采用COMSOL Multiphysics?多物理场仿真软件建立金属氧化物避雷器模型,研究阀片柱中不同位置阀片存在缺陷时,以及不同缺陷类型时避雷器阀片表面的电场分布规律,通过对比存在缺陷时和无缺陷时的金属氧化物避雷器阀片柱的表面电场分布,研究局部放电测试对金属氧化物避雷器阀片缺陷的敏感程度,并针对仿真研究内容搭建试验进行验证,验证试验的结果与仿真得到的结论一致。研究发现:局部放电测试对金属氧化物避雷器两端的阀片缺陷较为敏感,对金属氧化物避雷器中间部位的阀片缺陷敏感度较低。研究结果为金属氧化物避雷器的局部放电现场测试提供技术参考。     

10kV XLPE电缆本体缺陷电场仿真分析

为了研究10 k V XLPE电缆本体受伤电场情况,防止电缆缺陷局部放电电场发展导致电缆接头击穿,通过分析XLPE电缆主要缺陷类型及原因来确定引起电缆故障的主要类型故障,然后利用有限元分析方法对电缆本体受伤情况电场进行仿真研究,最后根据仿真结果得出结论:在电缆本体空洞插入铁丝会造成电场畸变,严重时会造成绝缘击穿,为今后电缆线路故障分析提供参考。     

10kV电缆附件典型缺陷仿真与绝缘故障分析

采用有限元方法对10 kV电缆附件安装过程中产生的两种典型绝缘缺陷(外半导电层断口处主绝缘割伤、外半导电层断口台阶)进行仿真,研究表明:缺陷处的电场集中,电场强度大于空气的平均击穿场强30kV/cm,容易引发局部放电,导致绝缘故障.通过对一起典型缺陷引起的绝缘事故进行分析,并提出预防措施.