【专题论文推介】王有元:振荡波电压下10 kV交联聚乙烯电缆中间接头的局部放电特性

高电压技术 2020-04-25 04:43:49

第一作者简介:


王有元

重庆大学电气工程学院教授,博导。目前主要从事电气设备在线监测、故障诊断、状态检修、全寿命周期管理等方面的教学和研究工作。现为全国高电压试验技术和绝缘配合标准化技术委员会委员,电力行业高压试验技术标准化技术委员会委员。国内外期刊及国际会议上发表论文80余篇。


振荡波电压下10 kV交联聚乙烯电缆中间接头的局部放电特性

王有元,王亚军,熊 俊,李光茂,陆国俊

2015年第4期(1068-1074)


XLPE电缆的局部放电严重程度预示着其绝缘状态的变化,IEEECIGRE等已将局部放电试验作为XLPE电缆绝缘状况的主要诊断方法。传统的 XLPE 电缆交接或预防性试验方法难以有效用于XLPE电缆局部放电的检测。振荡波检测方法的电压波形与频率均满足IEC 60270标准的要求,且其电压作用时间较短,一般不会对电缆绝缘造成伤害。振荡波检测方法是近年来逐渐被采用的XLPE电缆局部放电检测方法,目前主要应用于电缆缺陷的检测及定位,还缺乏振荡波电压下局部放电信号特性方面的研究成果。

振荡波检测系统基本原理:

图1 振荡波电压法原理图

典型的振荡波检测系统如图1所示,包括高压直流源、回路直流电阻R、无晕电抗器电感L、分压器的高压臂电容C1和低压臂电容C2、开关管S、试品电缆、个人计算机PC等。振荡波电压产生的基本原理是利用回路直流电阻R、无晕电抗器电感L与试品电缆等值电容C构成RLC欠阻尼振荡电路。根据开关管S状态,振荡波电压的产生可分成2个阶段:①是S断开状态,高压直流源、无晕电抗器电感L、试品电缆形成直流回路,使试品电缆电压达到设定电压;②是S闭合状态,达到设定电压后,开关管S瞬间闭合,等值电容C与电感L、电阻R形成RLC欠阻尼振荡回路,生成振荡波电压

电缆中间接头 人工缺陷:

试品电缆型号为ZC−YJV22,规格为3×70 mm2,额定电压为8.7/15 kV。分别在4条长度为8 m的电缆中间接头(4 m)处人工制作4种缺陷:①在外半导电层制作三角形尖端来模拟外半导电层尖端缺陷,如图2(a)所示;②在外半导电层刮开宽度约1 cm的豁口来模拟外半导电层气隙缺陷,如图2(b)所示;③在压接管与绝缘层之间的线芯表面上缠绕铜丝,形成1个金属尖端来模拟高电位金属尖端缺陷,如图2(c)所示;④应力锥搭接过长缺陷,如图3(d)所示。


图2 中间接头的4种缺陷

试验及结果分析:

采用逐级加压方式,对电缆主绝缘施加不超过2.0倍额定电压的振荡波电压,检测局部放电信号,同时开展工频电压下的对比试验,并分析4种缺陷在2种电压下局部放电特性的异同。其中,外半导电层尖端缺陷的局部放电时域波形和3维图谱如图3所示。图中:t为时间;φ为电压相位;Q为局部放电量;N为局部放电发生次数。


图3 外半导电层尖端缺陷

1)外半导电层尖端缺陷。振荡波电压下的局部放电波形与工频电压下相当;2种电压下的3维统计图谱形状基本一致;但是振荡波电压下的局部放电发生次数远小于工频电压下;并且振荡波电压下的放电区间比工频电压下窄。

2)外半导电层气隙缺陷。振荡波电压下的局部放电时域波形比工频电压下衰减快,波尾较短;3维统计图谱显示,2种电压下的局部放电分布基本一致。

3)高电位金属尖端缺陷。振荡波电压下的局部放电时域波形比工频电压下陡峭,持续时间短;工频电压下的局部放电发生区间比振荡波电压作用下更宽,发生次数更多。

4)应力锥过长缺陷。振荡波电压下的局部放电时域波形比工频电压下衰减快,持续时间短;2种电压下的3维统计图谱基本一致,均表现为正半周局部放电量大于负半周;但是工频电压下的局部放电发生区间比振荡波电压作用下更宽,发生次数更多。

研究结论:

1)振荡波电压与工频电压比较,对于同一种缺陷,振荡波电压下的局部放电视在放电量较大,作用电压峰值比工频电压高,能够有效发现中间接头处缺陷。

2)振荡波电压作用下的局部放电脉冲波形比工频电压下更加陡峭,衰减更快。

3)比较3维统计图谱,振荡波电压与工频电压下的4种缺陷局部放电分布区间基本一致,不同缺陷的放电量和放电次数均有明显区别。


引文信息:

王有元,王亚军,熊俊,等.振荡波电压下10 kV交联聚乙烯电缆中间接头的局部放电特性[J].高电压技术,2015,41(4):1068-1074.

DOI:10.13336/j.1003-6520.hve.2015.04.002

WANGYouyuan, WANG Yajun, XIONG Jun, et al.Partial discharge characteristics of 10kVXLPE cable joints under oscillating voltage[J].High Voltage Engineering,2015,41(4):1068-1074.

声 明

本文为原创文章,所涉文字及图片版权均属高电压技术编辑部所有,根据国家版权局最新规定,纸媒、网站、微博、微信公众号转载、摘编我编辑部的作品,务请提前联系我编辑部。


《高电压技术》联系方式:

电 话:027-59258041

邮 箱:hve@epri.sgcc.com.cn

网 址:http://hve.epri.sgcc.com.cn

地 址:武汉市洪山区珞喻路143号



Copyright © 江苏回收废材价格采购组@2017