10kV电力电缆绝缘特性检测方法研究
梁健
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梁健,. 10kV电力电缆绝缘特性检测方法研究[J]. 中国能源进展,2021.5. DOI:10.12721/ccn.2021.157045.
摘要: 近年来,通过对现有电缆故障的数据分析中得出,85%的电力电缆问题都是由于电缆接头的损坏。本文基于理论与实践的基础,多角度对造成电力电缆接头绝缘故障的原因进行分析,并对现有电力电缆绝缘状态的检测技术进行总结与研究,拟设计一种电力电缆绝缘状态检测装置,旨在实现对电力电缆绝缘状态的判断,以免造成严重电力事故。
关键词: 10kV电力电缆;绝缘特性;检测方法研究
DOI:10.12721/ccn.2021.157045
基金资助:

引言

电力网络简称电网,它由输电和配电线路,变电站,变压器等其他组件组成。电网可将电力从发电厂输送到工业,商业和住宅消费者,满足其不断增长的电力需求。现代社会的发展早已离不开电力的支持,没有电力会使得政府、公司以及家庭的生活造成诸多不便,甚至造成不必要的经济损失。因此,维护电力网络的可靠与稳定能保证社会的正常运转着重要的意义。

1诱发电力电缆接头绝缘故障的相关因素分析

电力电缆接头制作不规范。电缆接头故障需要维护人员到现场根据具体情况进行制作,没有统一的执行标准和规范,这就要求维修人员在选择电力电缆接头制作的材质时要注意它的精密性,选择符合国家生产标准的产品。其次,在制作电力电缆接头时一定要保证接头附件的密封性,未密封好的状态容易受潮,导致接头故障。另外,由于天气原因塑料制品会出现热胀冷缩的情况,维护人员需在制作电力电缆插头时考虑到这个因素,预留出足够的长度,避免接头内缩形成缝隙,避免电力输送时会在缝隙不断释放的细小电流,容易击穿接头。局部温度过高。电力电缆长期处于工作状态会出现发热情况,在绝缘层气缝不够均匀时会让局部温度过高导致电缆故障。暴露在特殊环境下的电力电缆,再加上长时间超重负荷或绝缘层散热能力差,也会一定程度上降低绝缘层的使用寿命。材质的老化。绝缘材质都是有一定的使用寿命,材质的老化也是接头出现故障的主要原因。其影响因素是比较多样的,如长期处于高温状态下、密封状态不好、气温和环境引发的化学腐蚀、使用时间过长等。

2重要性

高压电力电缆及其附件是电力网络的重要组成部分,它的可靠运行对于电网的稳定具有重要意义。电力电缆用于电力传输和分配大功率电能,在城市地下电网、发电站引出线路、工矿企业内部等地方应用广泛。电力电缆能很好地适应在地下或水底等各种环境,从而达到长时间安全稳定传输电力的需求。电力电缆是架空输电线路的重要补充,它能完成某些架空输电线路较难完成的工作。因此,电力电缆在电力线路中也占据了比较高的比例。正常情况下,电力电缆会受到电、热、机械等应力的影响以及安装和维修留下的缺陷而导致绝缘劣化。考虑到电力电缆在使用期间故障会导致较高的维修成本,对电力电缆的状态监测变得越来越重要。目前采用预防性试验是对电力电缆的状态监测的一个重要手段。但是,由于电力电缆绝缘下降是逐步发展的,在故障早期局部缺陷引起的放电信号非常微弱。因此,传统的预防性试验项目很难检测到异常信号,已无法满足电力电缆安全运行需求。

3常见的电力电缆接头绝缘状态检测技术

3.1预防检测技术

是我国早年普遍使用的一种电力电缆接头绝缘状态的检测技术,它是通过记录电力电缆的安装时间,然后间隔一定的周期来进行检测绝缘、运行状态的技术。这种检测技术较为死板,得到的结果也容易受到电磁的干扰而不够准确,还时常要切断当前区域的电力供应,给人们的生活、工作带来很大的弊端,渐渐被其他技术所代替。

3.2电力电缆接头联网检测技术

现在我国推行的电力电缆接头绝缘状态检测技术是希望在不断电的情况下进行检测,避免电磁的干扰,得到较为精确的检测结果。交联聚乙烯电缆(Cross-linkedpolyethyleneinsulatedcable,简称XLPE)在多次电力电缆材质的测验中,凭借其绝缘密封性良好、隔离周围干扰能力强、生产和安装方便、使用寿命长等优势脱颖而出,常被运用在国内外电力电缆接头绝缘状态检测中。

3.2.1整体分量检测法

交流电压反复流过树枝化的电缆时,树枝会在正半周期拥有正电荷在负半周期拥有负电荷,因为正负电荷量不够对等,多余的负电荷先是会聚集在电力电缆的绝缘层上然后慢慢向电缆树枝的末端移动,在运动的过程中会断断续续产生微弱的直流电,造成放电不均。而整体分流法就是利用这个特点,通过检测树枝末梢的直流电流来判断电缆的绝缘状态。

3.2.2整体叠加检测法

整体叠加法是一种常见的联网检测方法,检测原理是通过在电压互感器中性点接地处连接一个电压大小为50V的直流电压。让原本的高压交流电叠加上一个低压直流电,从而检测该段电缆的绝缘电阻,进一步得出该电缆材质的老化状态。根据日本的判断标准:绝缘电阻阻值低于1000毫欧时状态良好;绝缘电阻阻值在100毫欧到1000毫欧之间可正常使用;绝缘电阻阻值在10到100毫欧之间需要注意;当绝缘电阻阻值大于10毫欧时需要更换。

3.2.3局部检测法

是根据电缆局部电介质被场强击穿时局部会出现放电现象的原理研发出来的,可进一步细分为电气测试法和非电气测试法两大类。前者的准确度和灵敏度较高,缺点是易受干扰;后者屏蔽干扰的能力较强但准确度和灵敏度有所欠缺。国内外关于电力电缆局部检测常见的方法有超声波检测法、差分法、电磁耦合法等。超声波检测法的检测是利用电力电缆接头出现绝缘故障时放电区域会产生次声波,利用超声传感器可检测到这一辐信号从而精确发现故障位置和引发故障原因的原理来实现的。超声波检测法渐渐成为很多领域的主流检测方法。数据和研究表明,电力电缆的理想声信号是20~300kHz。超声波检测法的优势体现在:不需断电,不影响电力电缆的正常运行;超声波本身具有较强的方向性和较快的传播速度,使检测工作化繁为简,高效完成检测工作;超声波检测成本低廉,操作简单,不易受到干扰从而降低误差。差分检测法的检测是利用两块金属箔与绝缘垫圈、检测阻抗形成的回路,然后检测局部的放电信号的原理实现的。这种检测方法虽能很好的降低噪音,但安装较为繁琐,很难用于实践而被视为一种理论性的检测方法。电磁耦合法的检测是利用局部放电信号垂直穿过电磁耦合圈产生了电磁转换感应的原理来检实现的,也是目前使用最广泛和普遍的方法。具体操作过程是先将局部放电传感器放于电力电缆的接头处,然后捕捉到产生的局部电流数据来检测绝缘的状态。这种检测法的优势是抗干扰能力强、占用空间小、操作简便,缺点是会改变电力电缆接头处的电场分布,只在施工时安装。

结语

本文总结了10kV电缆线路的常见故障以及电缆线路全寿命周期的管理,重点描述每个阶段的重点检查对象,在此基础上提出防范措施,以将隐患消灭在萌芽状态,一定程度上能够预防电缆故障,提高电缆线路的可靠性及安全性,为用户提供高质量、高水平的稳定电能。

参考文献

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