第11講電力電纜在線檢測

第11講電力電纜的

在線檢測與缺點診斷唐志國hp);51971617(o)辦公室：教5樓D325：tangzhyguo@163高電壓與電磁兼容研討所主要內(nèi)容電力電纜根本知識電力電纜開展背景、構(gòu)造特點，分類，運轉(zhuǎn)情況等電力電纜的絕緣特征量、劣化機理電力電纜的檢測與缺點診斷技術(shù)直流走漏電流檢測技術(shù)部分放電在線檢測技術(shù)介質(zhì)損耗角正切tgδ的在線檢測技術(shù)其他檢測方法電力電纜的缺點定位電力電纜根本知識背景電力電纜主要用于發(fā)電廠、變電所、工礦企業(yè)的動力引入/出線過海、過江、過鐵路等特殊部位，多采用電纜20世紀80年代初，隨著XLPE電纜的廣泛運用，電力電纜與GIS一同成為城網(wǎng)改造的兩項重要舉措。電力電纜與架空線路相比，優(yōu)點是受氣候影響小，節(jié)省空間、平安可靠、隱蔽耐用，但本錢較高電力電纜根本知識類型油浸紙絕緣電力電纜由木纖維紙和浸漬劑組成的復合絕緣。消費和運轉(zhuǎn)中均不可防止產(chǎn)生氣隙。耐電強度降低。橡皮絕緣電力電纜合成橡膠：丁苯橡膠、丁基橡膠、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯耐臭氧差，在電暈作用下會發(fā)生開裂，擊穿場強較低。電力電纜根本知識聚氯乙烯絕緣電力電纜聚氯乙稀樹脂為根底，配以增塑劑、穩(wěn)定劑、防老劑等極性資料，介損大，耐熱性低，耐電強度低，熄滅時產(chǎn)生有毒氣體。加工簡單、消費率高、本錢低、耐油、耐腐蝕、化學穩(wěn)定性好。電力電纜根本知識交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜〔簡稱XLPE電纜〕經(jīng)過物理或化學方法將聚乙烯進展交聯(lián)而成性能優(yōu)良、工藝簡單、安裝方便、載流量大、耐熱性好；目前在配電網(wǎng)、輸電線中運用廣泛并逐漸取代了傳統(tǒng)的油紙絕緣電纜，電壓等級已高達500kV.2km-220kV線路的造價可達上億元。電力電纜根本知識XLPE

油紙

橡皮

聚氯乙烯

溫度（正常/短路）

90/25075-80/22065-70/160絕緣電阻（歐×米）

1014-10151013-10151011-10131011-1012介電常數(shù)

2.34.03.0-4.58.0介損正切

0.00060.010.04-0.050.1不同電纜的參數(shù)對比電力電纜根本知識交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜構(gòu)造線芯、半導體屏蔽層、XLPE絕緣、鎧甲、護套等電力電纜根本知識交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜構(gòu)造電力電纜根本知識

電纜終端圖電力電纜根本知識GIS終端電纜圖電力電纜根本知識中間接頭類型北京市高壓XLPE電纜的運用情況截止到2001年6月，北京地域投運的高壓電纜線路情況：220千伏電源電纜線路16路63.225公里220千伏聯(lián)絡電纜線路15路0.949公里110千伏電源電纜線路114路283.422公里110千伏聯(lián)絡電纜線路82路4.722公里〔其中110千伏及以上充油電纜60多公里〕XLPE電纜最早投運于1988年9月，至今已運轉(zhuǎn)近20年。電力電纜根本知識電纜敷設在隧道內(nèi)電纜敷設在磚槽內(nèi)電力電纜根本知識高壓XLPE電纜的一些事故情況隨著高壓電纜線路的逐年添加和投運時間的逐年增長，XLPE電纜存在的一些問題已逐漸顯現(xiàn)出來，事故也開場不斷添加。特別是發(fā)生在電纜接頭中的絕緣擊穿事故呈上升趨勢。自從1997年北京發(fā)生了第一同超高壓電纜運轉(zhuǎn)缺點以來，到目前共發(fā)生各類缺點15起，其中電纜接頭、終端缺點13起，占87%。缺點統(tǒng)計1、1997年花家地110千伏電纜投運一年時應力錐擊穿情況電纜外表爬電痕跡圖2、1999年11月紫竹院110千伏電纜應力錐擊穿情況應力錐擊穿解剖情況圖擊穿點絕緣外表圖3、2001年6月八里電纜本體擊穿情況圖電力電纜根本知識XLPE電力電纜劣化機理熱劣化：電纜運轉(zhuǎn)溫度超越資料允許溫度時，資料發(fā)生氧化分解等化學反響，從而使電纜絕緣電阻和耐壓性能下降電氣劣化：絕緣內(nèi)部氣隙、絕緣和屏蔽層之間的空隙部位的電暈放電、屏蔽層上的尖狀突起等引發(fā)部分放電，并產(chǎn)生電樹枝，引起耐電強度下降XLPE電力電纜劣化機理水樹枝劣化：有機資料在長時間受水浸漬將吸潮，在強電場作用下水分將呈樹枝狀侵蝕電纜，生成水樹枝化學性劣化：有機資料溶脹、溶解、龜裂、化學樹枝狀裂化。這些電纜的劣化都可以經(jīng)過檢測直流走漏電流和交流電壓下的tgδ和部分放電來判別其絕緣情況電纜絕緣的在線監(jiān)測技術(shù)直流法電纜絕緣層中產(chǎn)生的微量直流走漏電流是內(nèi)部存在水樹的一個重要信息，電流大小和水樹長度之間有一定相關(guān)性，以此可判別水樹或絕緣的劣化程度。直流成分法：將微電流丈量安裝串接在電纜接地線中，該安裝的分辨率為0.2nA。護層電阻下降時，雜散電流會影響丈量。直流成分法測量電路

<1nA，良好1-100nA，留意>100nA，不良研討闡明，水樹枝開展越長，直流分量電流也就越大，XLPE電纜的直流分量電流IDC與其直流泄露電流及交流擊穿電壓具有較好的相關(guān)性。即IDC增大時，經(jīng)常闡明水樹枝的開展、泄露電流增大，這樣的絕緣劣化過程會導致交流擊穿電壓下降。直流分量法測得的電流極微弱，有時也不大穩(wěn)定，微小的干擾電流就會引起很大誤差。研討闡明，這些干擾主要來自電纜的屏蔽層與大地之間的雜散電流，因雜散電流及真實的由水樹枝引起的電流，均經(jīng)過直流分量丈量安裝，以致呵斥很大的誤差?？梢运妓鞑扇∨月冯s散電流或在雜散電流回路中串入電容將其阻斷等方法。直流疊加法：借助接地的電壓互感器的中性點處將直流電壓E1施加在電纜絕緣上交流電壓疊加，從而丈量經(jīng)過電纜絕緣層的微弱的nA級直流電流或其絕緣電阻。E1為10-50V。并聯(lián)電容C1及L1是濾掉工頻和將工頻和直流電源隔開，防止交流高壓對直流電源的影響丈量回路L2和C2的作用也是濾去交流分量，使流經(jīng)丈量安裝M2的只需直流分量當水樹添加時直流疊加電流也添加。直流疊加法等效電路

Rm為M2的內(nèi)阻，Rs電纜外皮上防護層對地的絕緣電阻，R1為電纜的絕緣電阻，RB是整個母線系統(tǒng)的絕緣電阻tanδ法：從電壓互感器取電壓，用電流傳感器測流經(jīng)電纜絕緣的工頻電流，經(jīng)過安裝測出電纜絕緣的tanδ，此信息反映出絕緣缺陷的平均程度。目前對介質(zhì)損耗角正切來衡量電纜絕緣老化還存在不同看法，有研討者以為，僅能反映電纜吸水受潮的程度。低頻法低頻成分法：由于水樹的存在，在電纜絕緣電流中還有低頻成分，其頻譜在10Hz尤其在3Hz以下?？蓽y低頻電流進展診斷，低頻電流是nA級。低頻疊加法：將7.5Hz20V的低頻電壓在線加于電纜，在接地線中測微電流，算出電阻。低頻成分電流頻譜低頻疊加法測得的絕緣電阻與擊穿電壓的關(guān)系電纜部分放電的檢測與油紙絕緣相比，XLPE電纜對部分放電非常敏感。部分放電會在XLPE電纜絕緣內(nèi)引起電樹枝擊穿，它是最危險的劣化方式之一。電纜對部分放電要求非常嚴厲，不超越10pC例如在3.2mm厚的XLPE電纜模型上實驗時，擊穿電壓為36kV，當已構(gòu)成擊穿通道時，相應的局放量僅為3pC，5.6s后增至500pC，隨即發(fā)生擊穿。電纜發(fā)生部分放電的部位大多在接頭和終端部位。電纜部分放電監(jiān)測的主要困難是現(xiàn)場嚴重的干擾。電纜接頭盒上的監(jiān)測：監(jiān)測頻率可大于10M，可用差動平衡電路和極性鑒別電路來抗干擾。電纜接頭盒上的監(jiān)測

高頻脈沖電流法傳感器采用寬帶羅哥夫斯基線圈電容分壓器法電容分壓器監(jiān)測

靈敏度取決于分壓比：C1/(C1+C2)高頻脈沖電流法和電容分壓器法較適宜現(xiàn)場運用。電容分壓器法靈敏度最高，且有利于缺點的定位。但其缺陷是需求破壞電纜屏蔽層，在銜接盒上插入內(nèi)電極等，在現(xiàn)場實現(xiàn)還有一定困難。感應傳感器法：原理：當電纜屏蔽由多股螺旋狀帶繞成時，局放電流在屏蔽線上的電流可分為沿電纜和圍繞電纜的分量，切向電流產(chǎn)生軸向磁場，該磁力線在電纜外側(cè)，用線圈制成特高頻傳感器裝在電纜外。特點：方便安裝，可定位，400M丈量頻率。感應傳感器法VHF丈量方法美國愛迪生公司研討發(fā)現(xiàn)：在帶狀屏蔽電纜中，局放信號中的甚高頻分量可被測到的間隔為400－600m之內(nèi)，超高頻分量可被測到的間隔為2m之內(nèi)。三、XPLE電纜部分放電在線監(jiān)測的實驗研討1、VHF鉗形傳感器的研制電流傳感器的幅頻特性曲線VHF檢測系統(tǒng)組成及檢測效果驗證VHF傳感器與部分放電儀測試結(jié)果對比檢測靈敏度小于5pC檢測效果優(yōu)于常規(guī)檢測法2、UHF傳感器的研制3、分析軟件4、模擬安裝整體接線圖部分放電模型氣泡放電尖板放電滑閃放電懸浮放電尖板放電氣泡放電滑閃放電懸浮放電四、現(xiàn)場測試情況1、現(xiàn)場丈量系統(tǒng)現(xiàn)場中大一線和