xlpe电力电缆绝缘在线监测系统的设计.pdf
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1、2 0 0 6年第 1 期 N o 1 2 0 o 6 电 线 电 缆 E l e c t ri c Wi r e C a b l e 2 0 0 6年 2月 F e b , 2 0 0 6 X L P E电力电缆绝缘在线监测系统的设计 郭 志, 江秀臣, 曾 奕 ( 上海交通大学 , 上海 2 0 0 0 3 0 ) 摘 要: 交联聚 乙烯( X L P E ) 电缆在运行过程 中。 电缆绝缘老化会影响 电力 系纯远行 的安全 性和连 续性。本 文从 硬件总体构成和系纯软件两个方面介绍了采用在践检测技术对 X L P E电缆的绝缘状况进行检测的一个监测 系纯。 关键词 ; x L P E电力
2、 电缆 ;在线监测 ;电缆绝缘 中田分类号: T M 2 4 7 9 文献标识码: A 文章编号 : 1 6 7 2 6 9 0 1 ( 2 0 0 6 ) 0 1 0 0 3 7 0 3 De s i g n o f a n On l i n e M o n i t o r i n g S y s t e m o n XLPE Ca bl e Li n e GU0 Z h i e t a l ( S h a n g h a i J i a o t n g U n i v e r s i t y ,S h a n g h a i 2 0 0 0 3 0 ,C h i n a ) Ab s t
3、r a c t :T h e d e t e ri o r a t i o n o f i n s u l a ti o n i n X L P E c a b l e s d u ri n g o p e r a t i o n c a n a ff e c t t h e s a f e t y a n d r e l i a b i l i t y o f t h e p o w e r s y s t e mT h i s p a p e r p r e s e n t s a ll mo n i t o ri n g s y s t e m o n the d e t e ri o
4、r a ti o n o f XL P E c abl e i n s u l a ti o n u s i n g o n l i n e mo n i t o rin g t e c h n i q u e f r o m b o t h t h e a s pe c t s o f h a r d w a r e a n d 9 f t W a l C Ke y w o r t s :XL P E p o w e r c a b l e ;o n l i n e mo n i t o ri n g ;c a b l e i n s u l a ti o n 在城市输配 电网系统中 , 大
5、量采用 了交联 聚乙 烯( X I J P E ) 绝缘 电力电缆 。电缆在实际 的系统运行 中, 由于受到电场 、 磁场 、 热 以及光的影响会 发生老 化 。 其绝缘性能会受到很大的影响。为了保证 电力 电缆在实际运行 中的可靠性和连续 性, 了解 电缆 的 实际运行状态 , 以避免电缆的运行事故, 就有必要对 系统运行中的电力 电缆的绝缘 状况进行检测 , 这对 于电缆的安全运行有着非常实际的意义。 在实际应用中 , 针对 X L P E电缆的特点, 常采用 以下几种方法实现电缆绝缘的检测 : 直流分景法 、 直 流叠加法 、 t g 8在线检测 法 、 交 流叠加法 、 谐 波分量 法
6、和局部放电法等。每种方法都有它的优点和适用 的具体情况。本系统设计中所涉及到的有直流分量 法、 谐波分量法和局部放电法等三种方法。 1 X L P E电缆的在线检测方 法 1 1 直流分量法 直流分量法是 K S o n s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 X L P E电缆 中的水树枝起“ 整流作用” 。 所 以在外施 电压 的负半 周 , 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。 收稿 日期 : 2 0 0 5 0 6 2 2 作者简介; 郭志( 1 9 8 0一) , 男 湖南常德人, 在读硕士 研
7、究生 作者地址 : 上海市华山路 1 9 5 4号 2 1 3信箱 2 0 0 0 3 0 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 , 但数值极小, 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。 实际的设计中, 可采用将 杂散电流旁路掉或在杂散 电流回路中串电容以阻断这种杂散电流。还可用快 速傅立叶变换( F r r ) 方法将杂散电流从水树枝 电流 中分离开或用统计分析
8、方法处理等。这种检测方法 在屏蔽层与大地之间 的绝缘 电阻 太低 的情况下 没有太大意义 , 但这种情况往往 由于局部损伤所引 起 , 经修补后, 尺可以修 复。因此 , 可 以通过测量直 流分量来检测 X L P E的水树枝的发展情况 。 1 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 X L P E绝缘电缆会在损耗 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,
9、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。本次设计采用 了北京科海电子技术有限公 司的 K T V D模块来检测 维普资讯 http:/ 2 0 0 6年第 1 期 No 1 2 o ( ) 6 电 线 电 缆 E l e c t r i c Wi r e Ca b l e 2 0 0 6年 2 月 F e b 。 2 0 0 6 电缆接地线中的谐波 电流 。 1 3 局部放电法 局部放电是绝缘介质 内部发生 的局部重复击穿 和熄灭现象 , 这种放 电一般发生在 电缆的
10、局部 缺陷 处 , 放电量很小 , 在放 电初期基本不会影响电力 电缆 的绝缘能力 , 但如果这种放电长期发生 , 则会逐渐的 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 , 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 , 一般都会产生 电脉冲 、 电磁波放射 、 光、 热 、 声 、 噪音等现象 , 这些现 象就可以作为局放检测 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
11、最高 ,而且可 以测得放 电量 、 放 电重复 率及平 均 电流, 是 最 基本 最为广 泛应 用 的一 种方 法 。本系统就是采用脉冲电流法来实现局部放 电 的检测 。设 计采用线性 耦合器件 采集 电缆中 的信 号 , 将线性 电流耦合器 串在接地线上, 通过磁耦合器 件来检测 电缆接地线 中产生的局部放电脉冲电流信 号, 实现系统与高压 回路的耦合 , 省去了电缆之间的 串联电阻和电感 , 并且 由于测量 回路与高压部 分隔 离, 可以保证测量的安全性 。 2 系统总体设 计 本系统采用模块化设计 , 整个 系统 由前端信号 取样模块 、 数据采集 硬件 电路模 块和系统后台软件 模块三
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