交聯聚乙烯電力電纜故障在線預警方法
【專利摘要】本發明是一種交聯聚乙烯電力電纜故障在線預警方法,通過實時在線檢測和記錄某一條被測交聯聚乙烯(XLPE)電力電纜發生“可恢復故障”時,產生的流經所述被測電力電纜的金屬屏蔽層或鋼鎧等接地導體的瞬時電磁暫態信號,利用特定判據或人工分析方法,對所述被測電力電纜進行故障預警。本發明裝置可以在線檢測一條或多條電力電纜,不強制要求在連接變電站同一母線的所有電力電纜上都安裝在線檢測設備,因此系統配置靈活,安全可靠。
【專利說明】交聯聚乙烯電力電纜故障在線預警方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電力設備在線監測領域,所監測的電力電纜為小電流系統中運行的各電壓等級的交聯聚乙烯(XLPE)電力電纜,能夠提供電力電纜接地故障的在線預警。
【背景技術】
[0002]用于電力傳輸和分配的電纜稱為電力電纜。隨著社會的進步和工農業生產的發展,電纜用量在整個電力傳輸線路中所占的比例日益提高,電纜與架空線路相比,具有下列主要優點:送電可靠性高,不易受周圍環境和污染的影響;線間絕緣距離小,占地少,無干擾電波;地下敷設時,不占地面與空間,既安全可靠,又不易暴露目標。
[0003]電力電纜絕緣在線檢測技術的應用是實現狀態檢修的有效手段之一,在線預警是在運行電壓下對電纜的運行狀態進行檢測,真實反應了電纜絕緣水平。在自動連續檢測狀態下,依據大量的數據以及判據的數模分析可以判定絕緣狀態變化趨勢,從變化趨勢中尋找危險征兆,從檢測結果來綜合判斷電纜運行狀況。并且利用通訊技術實時提報給檢修和相關人員,達到事故之前計劃檢修,避免事故擴大和不必要的經濟損失。
[0004]傳統的檢測方法:在實際應用中,針對交聯聚乙烯(XLPE )電纜的特點,常采用以下幾種方法實現電纜絕緣的在線檢測:應用直流分量法,損耗電流諧波分量法和局部放電法等幾種方法,都有各自的優點和適用不足,下面就幾種方法做一簡介:
利用直流分量法檢測法:
直流分量法是K.Sona等人對實際運行的電纜進行分析后提出的一個方法,由于在交聯聚乙烯(XLPE)電纜中的水樹枝起“整流作用”,所以在外施電壓的負半周,水樹枝放電向絕緣中注入了較多的負電荷,而在正半周時注入的正電荷較少,只中和了一部分負電荷。這樣在外施交流工作電壓的正負半周的反復作用下,水樹枝前端所聚集的負電荷逐漸向屏蔽層漂移,就像整流作用那樣出現了直流分量,可以通過測量直流分量來檢測交聯聚乙烯(XLPE)的水樹枝的發展情況。在實際現場運行情況看,此直流分量數值極小,有時僅幾納安。故在現場進行直流分量的測量時,微小的干擾電流就會引起很大的誤差,且這種誤差主要來自被測電纜的屏蔽層與大地之間的雜散電流。
[0005]損耗電流諧波分量檢測法:
諧波分量法的原理是根據水樹枝引起老化的交聯聚乙烯(XLPE)電力電纜會在損耗電流中產生諧波分量來檢測電纜的絕緣狀況。研究表明,在水樹枝老化的情況下,絕緣的電導會呈現出非線性特征,在正弦電壓作用下,損耗電流將出現諧波分量,因此諧波分量能夠很好的表征電纜的老化情況,隨著電纜老化程度的增加,損耗電流會越來越畸變,含有的諧波分量也越來越大。利用檢測到的損耗電流的諧波分量就能夠提供更多的水樹枝的老化信息,為電纜絕緣狀況的監測提供了一種可供選擇的方法。但此方法存在比較難以區分電容電流分量和損耗電流分量的缺點。
[0006]檢測局部放電法:
局部放電是交聯聚乙烯(XLPE)電力電纜絕緣介質內部發生的局部重復擊穿和熄滅現象,這種放電一般發生在電纜的局部缺陷處,放電量很小(幾PtT幾十pC),在放電初期基本不會影響電力電纜的絕緣能力,但如果這種放電長期發生,逐漸的損壞電纜的絕緣,縮短電纜壽命。由于局部放電時,電纜的絕緣電阻、介質損耗和泄露電流都不會有太大變化,這些現象就可以作為局放,因此,檢測以上參數是無法判斷出局部放電的。但在絕緣發生局部放電的時候,一般都會產生電脈沖、電磁波放射、光、熱、聲、噪音等現象,根據檢測物理量的不同,其方法有:局部放電量法、脈沖電流檢測法、電磁波法、超聲波法和振動加速度法。其中脈沖電流法的靈敏度最高,而且可以測得放電量、放電重復率及平均電流。但是對于交聯聚乙烯(XLPE)運行的電力電纜的局部放電的研究,目前沒有達到實用化,并且對于絕緣介質的損毀程度和發展過程,還沒有定性和定量的認識。對于運行電纜,由于電網擾動等原因,局部放電對電纜絕緣劣化程度的分析沒有可靠的依據。故局部放電檢測法無法實現電力電纜的在線監測方式。
[0007]
【發明者】賈延海, 楊玉平, 鮑杰, 魏敏, 汪國智 申請人:國家電網公司, 國網安徽省電力公司馬鞍山供電公司