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高压电缆部分放电原因及实验方法

来源:青岛胶威电缆有限公司         发布时间:2020-05-07
1. 高压电缆局部放电试验的背景
1.1高压电缆应用
XLPE电缆由于其电性能高、传输容量大、重量轻、操作维修方便等优点,基本上使用这种高压电缆。
1.2高压电缆故障
高压电缆故障的主要原因是产品质量和施工质量,其中电缆附件占故障总数的90。薄弱环节主要表现在电缆终端和高压电缆中间接头上,主要是由于设计不良、选材不当、安装和生产工艺差造成的。
1.3高压电缆局部放电试验的必要性
《电气设备安装工程电气设备交接试验标准》(GB 50150-2006)要求新建成的电缆经过耐压试验。高压电缆交流耐压等效电路如下图所示。测试时使用C1、C2、C3模拟被测电缆,同时对C1、C2、C3的绝缘部分进行高压测试。
2. 电缆部分放电的原因
2.1局部放电
局部放电是指高压设备中绝缘介质电*之间在高电场强度作用下发生的非穿透性放电。这种放电只存在于绝缘的局部位置,不立即形成贯穿通道,故称为局部放电。
2.2电缆局部放电位置
XLPE电缆绝缘材料为固体塑性结构。在生产过程中,如混合的金属杂质,毛孔或空洞的外观,或高电压的不平衡的突出领域由于内部和外部的不规则突起半导体层,或绝缘电树的存在,等等,在这些地区可能发生局部放电。随着电缆制造技术的发展和质量控制水平的不断提高,上述原因造成的国产化在现场试验中已经可以忽略不计。交联聚乙烯电缆中检测到的局部放电点一般出现在高压电缆中间接头和端头上。
2.3电缆局部放电的危害
局部放电能量很小,通常不影响电缆的短期绝缘强度。但局部放电存在时间长,会慢慢破坏绝缘,随时间积累,导致绝缘击穿。此外,由于交联聚乙烯绝缘电缆的化学性质,其耐局部放电性能较差。长时间的局部放电会加速绝缘的恶化,导致故障。
2.4.高压电缆局部放电试验原理
被测电缆一旦发生局部放电,耦合电容Ck立即对Cx进行充电,形成高频脉冲电流波形,脉冲电流波形达到纳秒级,其频谱可达100兆以上。脉冲电流的大小和发生频率反映了电缆内部局部放电的严重程度。
局部放电监测系统可以在承受电压过程中,随着电压和时间的变化,密切监测局部放电信号的变化趋势,掌握电缆缺陷严重程度的变化。
高压电缆局部放电的严重程度主要体现在局部放电上。为了测试局部放电,测试系统进行校准。
将标准的局部放电信号Qo注入测试电缆Cx中,以模拟受试者的局部放电。当标准部分放电信号注入时,检测阻抗Zm1和Zm2的输出信号,测试系统M得到部分放电信号的幅值和相位。分布特性和频谱特性等信息。
在局部放电试验中,可根据校准信息计算出局部放电的大小,并对电缆局部放电的严重程度和局部放电的类型做出正确判断。
4. 高压电缆局部放电试验方法
4.1交流电源测试
高压电缆的交流耐压采用变频谐振装置产生试验电源。变频柜是该装置的核心部件。频率转换箱通过晶闸管的整流和逆变来获得测试所需的频率。脉冲电流分量。
变频谐振系统输出的功率不能作为电缆局部放电试验的电源直接应用于局部放电试验对象。采取有效措施,通过设置串联电抗、防电晕线和平衡环对试验电源进行预处理。为了提高测试电源的质量,其电气原理如下图所示。
4.2高压电缆局部放电试验技术难点
a)测试系统要求高灵敏度
高压电缆部分放电时产生的脉冲信号要求传感器和测试系统具有较弱的检测灵敏度。
b)现场干扰因素复杂
干扰信号会严重影响电缆局部放电的检测和诊断时,电缆局部放电试验在现场进行,主要包括产生的电晕或局部放电信号操作设备在测试网站,局部放电信号的交流耐压试验设备本身,交流的有三个方面产生的电晕信号导致的耐压试验电路。
因此,如何根据电缆的特性识别和消除干扰信号,提取有效信息,诊断电缆的绝缘状态是一个具有挑战性的技术问题。
c)对测试人员要求高
高压电缆局部放电信号主要集中在0-30MHz范围内,信号频带较宽。此外,现场还存在一定的干扰信号。测试人员利用信号识别、分类、提取、判断等技术手段,对复杂的电子信号元件进行准确分析,实现了电缆的状态诊断。该技术要求测试人员熟练使用示波器、频谱分析仪、滤波器等电子设备,具备分析判断高频电子信号的能力。u
d)国家标准和行业标准没有明确的指导方针
高压电缆局部放电测试是目前国内比较新的技术应用课题。在中国,只有北京供电局做过类似的尝试。
4.3交流耐压条件下进行局部放电试验的优点
1. 电缆电压铠装试验时,同时进行局部放电试验。由于电缆电压试验的电源使用不同频率的电源,所以在试验电源的相图上,工频信号没有相关性。在测试电源的相图上可能会有相关,这样可以有效的消除运行设备产生的干扰信号。试验装置的局部放电信号是由晶闸管的开闭引起的,一般集中在一个特定的相位。通过“打开相位窗口”,可以在一定程度上消除这种干扰。
2. 局部放电试验在高压状态下灵敏度高。高压电缆承受电压时施加的电压为2U0,有利于检查电缆内部缺陷。
(a)对于在1U0下不能产生PD信号的缺陷,只有在2U0激励下产生PD才能被发现。
(b)对于同一电缆缺陷,电压越高,PD信号越大,检测灵敏度越高。
3.PD的早期检测对设备维护的影响。
通过局部放电试验,可以在电缆投入使用前发现缺陷。施工人员有足够的时间和空间来识别原因,消除缺陷,避免电缆投入运行后多次断电,影响电网正常运行。

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