[发明专利]交联聚乙烯电力电缆故障的在线预警方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电缆在线监测领域，所监测的电力电缆为小电流系统中运行的各电压 等级的交联聚乙烯(XLPE)电力电缆，具体说是一种交联聚乙烯电力电缆故障的在线预警 方法

背景技术

用于电力传输和分配的电缆称为电力电缆。随着社会的进步和工农业生产的发展，电 缆用量在整个电力传输线路中所占的比例日益提高，电缆与架空线路相比，具有下列主要 优点：

1.送电可靠性高，不易受周围环境和污染的影响；

2.线间绝缘距离小，占地少，无干扰电波；

3.地下敷设时，不占地面与空间，既安全可靠，又不易暴露目标。

电力电缆绝缘在线检测技术的应用是实现状态检修的有效手段之一，在线预警是在运 行电压下对电缆的运行状态进行检测，真实反应了电缆绝缘水平。在自动连续检测状态下， 依据大量的数据以及判据的数模分析可以判定绝缘状态变化趋势，从变化趋势中寻找危险 征兆，从检测结果来综合判断电缆运行状况。并且利用通讯技术实时提报检修和相关人员， 即达到事故之前计划检修，避免事故扩大和不必要的经济损失。

在实际应用中，针对交联聚乙烯(XLPE)电缆的特点，常采用以下几种传统的检测方法 实现电缆绝缘的在线检测：直流分量法，损耗电流谐波分量法和局部放电法等几种方法， 都有各自的优点和适用的具体情况。下面就几种方法做一简介：

1、直流分量法

直流分量法是K.Sona等人对实际运行的电缆进行分析后提出的一个方法，由于在交 联聚乙烯(XLPE)电缆中的水树枝起“整流作用”，所以在外施电压的负半周，水树枝放 电向绝缘中注入了较多的负电荷，而在正半周时注入的正电荷较少，只中和了一部分负电 荷，这样在外施交流工作电压的正负半周的反复作用下，水树枝前端所聚集的负电荷逐渐 向屏蔽层漂移，就像整流作用那样出现了直流分量，可以通过测量直流分量来检测交联聚 乙烯(XLPE)的水树枝的发展情况。在实际现场运行情况看，此直流分量数值极小，有时 仅几纳安。故在现场进行直流分量的测量时，微小的干扰电流就会引起很大的误差，且这 种误差主要来自被测电缆的屏蔽层与大地之间的杂散电流。

2、损耗电流谐波分量法

谐波分量法的原理是根据水树枝引起老化的交联聚乙烯(XLPE)电力电缆会在损耗电 流中产生谐波分量来检测电缆的绝缘状况。研究表明，在水树枝老化的情况下，绝缘的电 导会呈现出非线性特征，在正弦电压作用下，损耗电流将出现谐波分量，因此谐波分量能 够很好的表征电缆的老化情况，随着电缆老化程度的增加，损耗电流会越来越畸变，含有 的谐波分量也越来越大。利用检测到的损耗电流的谐波分量就能够提供更多的水树枝的老 化信息，为电缆绝缘状况的监测提供了一种可供选择的方法。但此方法存在比较难以区分 电容电流分量和损耗电流分量的缺点。

3、检测局部放电法

局部放电是交联聚乙烯(XLPE)电力电缆绝缘介质内部发生的局部重复击穿和熄灭现 象，这种放电一股发生在电缆的局部缺陷处，放电量很小(几pC～几十pC)，在放电初期基 本不会影响电力电缆的绝缘能力则会，但如果这种放电长期发生，逐渐的损坏电缆的绝缘， 缩短电缆寿命。由于局部放电时，电缆的绝缘电阻、介质损耗和泄露电流都不会有太大变 化，这些现象就可以作为局放因此，检测以上参数是无法判断出局部放电的。但在绝缘发 生局部放电的时候，一股都会产生电脉冲、电磁波放射、光、热、声、噪音等现象，检测 的对象。根据检测物理量的不同，其方法有：局部放电量法、脉冲电流检测法、电磁波法、 超声波法和振动加速度法。其中脉冲电流法的灵敏度最高，而且可以测得放电量、放电重 复率及平均电流。但是对于交联聚乙烯(XLPE)运行的电力电缆的局部放电的研究，目前 没有达到实用化，并且对于绝缘介质的损毁程度和发展过程，还没有定性和定量的认识。 对于运行电缆，由于电网扰动等原因，局部放电对电缆绝缘劣化程度的分析没有可靠的依 据。故局部放电检测设备无法实现电力电缆的在线监测方式。