第11講電力電纜的

在線(xiàn)檢測(cè)與缺點(diǎn)診斷唐志國(guó)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(shí)電力電纜開(kāi)展背景、構(gòu)造特點(diǎn)，分類(lèi)，運(yùn)轉(zhuǎn)情況等電力電纜的絕緣特征量、劣化機(jī)理電力電纜的檢測(cè)與缺點(diǎn)診斷技術(shù)直流走漏電流檢測(cè)技術(shù)部分放電在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)介質(zhì)損耗角正切tgδ的在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)其他檢測(cè)方法電力電纜的缺點(diǎn)定位電力電纜根本知識(shí)背景電力電纜主要用于發(fā)電廠、變電所、工礦企業(yè)的動(dòng)力引入/出線(xiàn)過(guò)海、過(guò)江、過(guò)鐵路等特殊部位，多采用電纜20世紀(jì)80年代初，隨著XLPE電纜的廣泛運(yùn)用，電力電纜與GIS一同成為城網(wǎng)改造的兩項(xiàng)重要舉措。電力電纜與架空線(xiàn)路相比，優(yōu)點(diǎn)是受氣候影響小，節(jié)省空間、平安可靠、隱蔽耐用，但本錢(qián)較高電力電纜根本知識(shí)類(lèi)型油浸紙絕緣電力電纜由木纖維紙和浸漬劑組成的復(fù)合絕緣。消費(fèi)和運(yùn)轉(zhuǎn)中均不可防止產(chǎn)生氣隙。耐電強(qiáng)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(huì)發(fā)生開(kāi)裂，擊穿場(chǎng)強(qiáng)較低。電力電纜根本知識(shí)聚氯乙烯絕緣電力電纜聚氯乙稀樹(shù)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(qiáng)度低，熄滅時(shí)產(chǎn)生有毒氣體。加工簡(jiǎn)單、消費(fèi)率高、本錢(qián)低、耐油、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好。電力電纜根本知識(shí)交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜〔簡(jiǎn)稱(chēng)XLPE電纜〕經(jīng)過(guò)物理或化學(xué)方法將聚乙烯進(jìn)展交聯(lián)而成性能優(yōu)良、工藝簡(jiǎn)單、安裝方便、載流量大、耐熱性好；目前在配電網(wǎng)、輸電線(xiàn)中運(yùn)用廣泛并逐漸取代了傳統(tǒng)的油紙絕緣電纜，電壓等級(jí)已高達(dá)500kV.2km-220kV線(xiàn)路的造價(jià)可達(dá)上億元。電力電纜根本知識(shí)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(duì)比電力電纜根本知識(shí)交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜構(gòu)造線(xiàn)芯、半導(dǎo)體屏蔽層、XLPE絕緣、鎧甲、護(hù)套等電力電纜根本知識(shí)交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜構(gòu)造電力電纜根本知識(shí)

電纜終端圖電力電纜根本知識(shí)GIS終端電纜圖電力電纜根本知識(shí)中間接頭類(lèi)型北京市高壓XLPE電纜的運(yùn)用情況截止到2001年6月，北京地域投運(yùn)的高壓電纜線(xiàn)路情況：220千伏電源電纜線(xiàn)路16路63.225公里220千伏聯(lián)絡(luò)電纜線(xiàn)路15路0.949公里110千伏電源電纜線(xiàn)路114路283.422公里110千伏聯(lián)絡(luò)電纜線(xiàn)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(yùn)于1988年9月，至今已運(yùn)轉(zhuǎn)近20年。電力電纜根本知識(shí)電纜敷設(shè)在隧道內(nèi)電纜敷設(shè)在磚槽內(nèi)電力電纜根本知識(shí)高壓XLPE電纜的一些事故情況隨著高壓電纜線(xiàn)路的逐年添加和投運(yùn)時(shí)間的逐年增長(zhǎng)，XLPE電纜存在的一些問(wèn)題已逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，事故也開(kāi)場(chǎng)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(shì)。自從1997年北京發(fā)生了第一同超高壓電纜運(yùn)轉(zhuǎn)缺點(diǎn)以來(lái)，到目前共發(fā)生各類(lèi)缺點(diǎn)15起，其中電纜接頭、終端缺點(diǎn)13起，占87%。缺點(diǎn)統(tǒng)計(jì)1、1997年花家地110千伏電纜投運(yùn)一年時(shí)應(yīng)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(yīng)力錐擊穿情況應(yīng)力錐擊穿解剖情況圖擊穿點(diǎn)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(shí)XLPE電力電纜劣化機(jī)理熱劣化：電纜運(yùn)轉(zhuǎn)溫度超越資料允許溫度時(shí)，資料發(fā)生氧化分解等化學(xué)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(shù)枝，引起耐電強(qiáng)度下降XLPE電力電纜劣化機(jī)理水樹(shù)枝劣化：有機(jī)資料在長(zhǎng)時(shí)間受水浸漬將吸潮，在強(qiáng)電場(chǎng)作用下水分將呈樹(shù)枝狀侵蝕電纜，生成水樹(shù)枝化學(xué)性劣化：有機(jī)資料溶脹、溶解、龜裂、化學(xué)樹(shù)枝狀裂化。這些電纜的劣化都可以經(jīng)過(guò)檢測(cè)直流走漏電流和交流電壓下的tgδ和部分放電來(lái)判別其絕緣情況電纜絕緣的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)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(shù)的一個(gè)重要信息，電流大小和水樹(shù)長(zhǎng)度之間有一定相關(guān)性，以此可判別水樹(shù)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(xiàn)中，該安裝的分辨率為0.2nA。護(hù)層電阻下降時(shí)，雜散電流會(huì)影響丈量。直流成分法測(cè)量電路

<1nA，良好1-100nA，留意>100nA，不良研討闡明，水樹(shù)枝開(kāi)展越長(zhǎng)，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(shí)，經(jīng)常闡明水樹(shù)枝的開(kāi)展、泄露電流增大，這樣的絕緣劣化過(guò)程會(huì)導(dǎo)致交流擊穿電壓下降。直流分量法測(cè)得的電流極微弱，有時(shí)也不大穩(wěn)定，微小的干擾電流就會(huì)引起很大誤差。研討闡明，這些干擾主要來(lái)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(shí)的由水樹(shù)枝引起的電流，均經(jīng)過(guò)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(diǎn)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(guò)電纜絕緣層的微弱的nA級(jí)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(kāi)，防止交流高壓對(duì)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(dāng)水樹(shù)添加時(shí)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(hù)層對(duì)地的絕緣電阻，R1為電纜的絕緣電阻，RB是整個(gè)母線(xiàn)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(cè)流經(jīng)電纜絕緣的工頻電流，經(jīng)過(guò)安裝測(cè)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(duì)介質(zhì)損耗角正切來(lái)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(shù)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(cè)低頻電流進(jìn)展診斷，低頻電流是nA級(jí)。低頻疊加法：將7.5Hz20V的低頻電壓在線(xiàn)加于電纜，在接地線(xiàn)中測(cè)微電流，算出電阻。低頻成分電流頻譜低頻疊加法測(cè)得的絕緣電阻與擊穿電壓的關(guān)系電纜部分放電的檢測(cè)與油紙絕緣相比，XLPE電纜對(duì)部分放電非常敏感。部分放電會(huì)在XLPE電纜絕緣內(nèi)引起電樹(shù)枝擊穿，它是最危險(xiǎn)的劣化方式之一。電纜對(duì)部分放電要求非常嚴(yán)厲，不超越10pC例如在3.2mm厚的XLPE電纜模型上實(shí)驗(yàn)時(shí)，擊穿電壓為36kV，當(dāng)已構(gòu)成擊穿通道時(shí)，相應(yīng)的局放量?jī)H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(cè)的主要困難是現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)重的干擾。電纜接頭盒上的監(jiān)測(cè)：監(jiān)測(cè)頻率可大于10M，可用差動(dòng)平衡電路和極性鑒別電路來(lái)抗干擾。電纜接頭盒上的監(jiān)測(cè)

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

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(chǎng)運(yùn)用。電容分壓器法靈敏度最高，且有利于缺點(diǎn)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(chǎng)實(shí)現(xiàn)還有一定困難。感應(yīng)傳感器法：原理：當(dāng)電纜屏蔽由多股螺旋狀帶繞成時(shí)，局放電流在屏蔽線(xiàn)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(chǎng)，該磁力線(xiàn)在電纜外側(cè)，用線(xiàn)圈制成特高頻傳感器裝在電纜外。特點(diǎn)：方便安裝，可定位，400M丈量頻率。感應(yīng)傳感器法VHF丈量方法美國(guó)愛(ài)迪生公司研討發(fā)現(xiàn)：在帶狀屏蔽電纜中，局放信號(hào)中的甚高頻分量可被測(cè)到的間隔為400－600m之內(nèi)，超高頻分量可被測(cè)到的間隔為2m之內(nèi)。三、XPLE電纜部分放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)研討1、VHF鉗形傳感器的研制電流傳感器的幅頻特性曲線(xiàn)VHF檢測(cè)系統(tǒng)組成及檢測(cè)效果驗(yàn)證VHF傳感器與部分放電儀測(cè)試結(jié)果對(duì)比檢測(cè)靈敏度小于5pC檢測(cè)效果優(yōu)于常規(guī)檢測(cè)法2、UHF傳感器的研制3、分析軟件4、模擬安裝整體接線(xiàn)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(chǎng)測(cè)試情況1、現(xiàn)場(chǎng)丈量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)中大一線(xiàn)和