XLPE电缆绕组外半导电层的暂态电压分布测量
XLPE电力电缆局部放电在线测试的现状与探讨
脉 冲电流 法就 是我们 在 局放屏 蔽 室 内常用 的测
认 为是 最有 效 的 电 缆故 障诊 断 方 法 之 一 。但 是 ， 目
前 ＸＰ Ｌ Ｅ电力 电缆 局部 放 电在线 测 试 的效果 不 甚 理
试方法 ， 即耦 合 电容 法 。ＩＣ６２０标 准 规 定 了 局 Ｅ ０７ 放脉 冲 电流测试 方 法 ， 冲值 有统 一 的准则 和规 范 ， 脉
耦合法示 意 图见 图 ４ 。局放 电流 在外 屏 蔽 层 的 螺旋 导线 中流动时可 分解 为 沿 电缆表 面切 向和沿 电缆 轴
向两个方 向 的电流分量 ， 中轴 向电流分 量可 在包 绕 其 电缆表 面的带状传感 器上产生感 应 电压 。
局放 脉
导体 绝 缘层
绝 缘屏蔽层 电容传 感器 金 属屏蔽层
有重 要 的实 际意 义 。
被 认 为是 灵 敏 度 最 高 的 测 试 方 法 ， 不 能 应 用 于 但
ＸＰ Ｌ Ｅ电力 电 缆 局 部 放 电在 线 测 试 ， 研 究 中 我们 在 将 它用 作 在线 测试 的对 比参 照 。
１ ２ 电磁 耦合 法 ．
电磁耦 合法 是通 过检 测 电缆金 属屏 蔽层 接地 线 中 因局 放 引起 的脉 冲 电流 ， 通 过 检测 阻抗 将 信 号 再 送 到测 试 仪 获 得 放 电量 （ 有 被 称 为 电感 型 耦 合 也
缘 内部 的气 隙或气 泡 、 绝缘 料 的焦粒 、 蔽层 的突起 屏 或嵌 人 、 体 的毛 刺 ， 导 以及 电缆 在 敷 设 中的 损 伤 、 运 行 中绝 缘介 质 的树 枝 状 老 化 等 ， 些 缺 陷在 高 电压 这 作用 下 容易 首先 发 生放 电 。局部 放 电测 试能 够在 较
暂态地电压测试方法
暂态地电压测试方法1.引言1.1 概述暂态地电压测试方法是一种用于测量电力系统中暂态地电压的技术。
在电力系统中，暂态地电压是指在系统发生故障或突发事件时出现的瞬时电压波动。
这种电压波动可能会对电力设备和系统产生不利影响，因此对暂态地电压进行测试和分析具有重要意义。
本文将介绍暂态地电压测试方法的原理和步骤，并探讨其在实际电力系统中的应用。
通过深入了解暂态地电压测试方法，我们能够对电力系统中的暂态现象有更准确的认识，进而采取相应的措施来保护电力设备和系统的安全运行。
在引言部分，我们将先概述本文的结构安排，包括各个章节的内容和逻辑关系。
接着，我们将明确本文的目的，即为读者提供一个全面而详细的暂态地电压测试方法的介绍和应用指南。
通过阅读本文，读者将能够了解暂态地电压测试方法的基本原理和常用设备，掌握测试方法的步骤和注意事项，以及了解该方法在电力系统中的实际应用。
同时，我们也将对该方法存在的局限性和未来的发展方向进行展望，为相关研究和工程实践提供参考。
总之，本文旨在为读者提供关于暂态地电压测试方法的详细介绍和应用指南，并对该方法的发展趋势进行展望。
通过阅读本文，读者将能够更好地理解和应用该方法，从而为电力系统的安全运行和设备保护提供有力支撑。
1.2 文章结构本文主要分为三个部分来讨论暂态地电压测试方法。
以下是每个部分的详细介绍：2.1 暂态地电压测试方法介绍：在这一部分，我们将介绍暂态地电压测试的基本概念和原理。
我们将讨论测试方法的基本步骤和所需的设备。
此外，还将介绍相关的参数和指标，并解释它们的意义和应用。
2.2 暂态地电压测试方法的应用：在这一部分，我们将探讨暂态地电压测试方法在实际中的应用。
我们将介绍测试方法在电力系统中的应用，如电力设备的设计和评估、电力系统的故障诊断和故障分析等方面。
此外，我们还将探讨该测试方法在其他工程领域中的应用，如电子设备测试、电气设备故障分析等。
通过以上三个部分的内容，我们将全面介绍暂态地电压测试方法的基本原理、应用领域以及未来的发展方向。
基于局部放电频谱分析的XLPE电力电缆在线监测技术研究
基于局部放电频谱分析的XLPE电力电缆在线监测技术研究摘要：随着信号采集技术、抗干扰技术、滤波技术的不断发展，电力电缆局部放电在线监测手段日益完善，在实际应用中也将会逐渐适应各种各样的复杂环境，从而在电力电缆线路的安全运行中发挥越来越重要的作用。
关键词：XLPE电力电缆;局部放电;在线监测引言随着电力电缆在城市电网中得到广泛应用，电缆的绝缘问题愈显突出。
由于电缆通常是敷设在管沟或隧道中，到目前为止，还没有较好的技术能够掌握运行中电缆的绝缘状态。
当前，电缆线路在线监测多数是监测电缆的温度。
然而，据统计，电缆故障多数源于施工时机械损伤和绝缘处理不当，如制造中存在空隙、裂纹、受潮或损坏。
最能够反映电缆绝缘特征的是电缆的局部放电。
运行中的电缆总是与其他电气设备相连接（如变压器、GIS、开关、电压互感器、架空线等），这些设备也可能产生局部放电，要将电缆的局部放电信号从其他设备放电或干扰中区分出来是一个关键问题。
基于上述问题，必须从研究电缆局部放电机理出发，摸清其放电传播的物理过程，以其作为基础，寻找有效区分电缆内部放电和外部干扰的检测技术。
目的是模拟电缆运行中的实际情况，利用局部放电传感器，检测电缆在内部放电和外部干扰传播时，找出传播规律及特点，寻找到能准确区分内部放电和外部干扰的可行方案。
一、基于局部放电频谱分析XLPE电力电缆在线监测技术（一）局部放电监测的现状XLPE电力电缆在运行中，其局部放电脉冲的宽度，在1纳秒至10纳秒之间，其所表示的含义为：局部放电脉冲信号有瞬间即逝的特征，尤其以电缆为介质的传输中，高频脉冲信号的衰减程度会逐渐增加。
所以，在XLPE电力电缆的终端处，很难采用监测系统对局部放电的信号进行采集，或者已经采集的信号，存在严重的失真现象，导致测量结果存在严重的误差问题，影响后续的相关工作。
在本文的分析中，將宽频带局部放电传感器的方式，应用在监测甚高频频段局部放电的工作中。
另外，由于XLPE电力电缆的局部放电现象，经常发生在附件的周围，或者就应该在相应的位置，以接地的方式，安装局部放电传感器。
XLPE电缆绝缘在线检测技术方法综述
XLPE电缆绝缘在线检测技术方法综述摘要：电力电缆在电力系统电力供应中的应用越来越广泛,供电质量的可靠性也越来越为供电企业和电力用户所关心，电力电缆的可靠性是保证供电可靠性的重要环节之一.如何实现电力电缆的在线监测和状态检修，一种重要的前提就是对电力电缆进行实时的状态检测。
本文基于交联聚乙烯电缆（XLPE电力电缆）绝缘在线检测技术的地位和意义，梳理了国内外XLPE电力电缆在线检测技术的研究现状，，并探讨了XLPE电力电缆绝缘在线检测技术的发展方向，阐述了电力电缆绝缘故障在线监测系统的国内外技术现状和发展趋势，在此分析的基础上认识到电缆绝缘在线监测是迫切需要的。
关键词：XLPE电力电缆；电缆绝缘；在线检测1 电缆绝缘在线检测的意义电力电缆是电力系统的重要组成部分，随着企业生产的发展,对电力需求的不断增加，电力电缆的使用量也在逐年增长,现代化企业的生产要求电力电缆的运行必须是长期、连续和安全稳定［1］.因此如何保证电力电缆安全稳定运行是电力系统中长期研究的一个多因素、非常复杂的课题。
长期以来，为了防止事故的发生，对电力系统运行中的设备，一直坚持定期进行预防性试验的制度.这对保证设备在电力系统中安全可靠地运行、防止事故的发生起了很好的作用［2].但是随着电力生产的发展,传统的常规性预防试验，已经满足不了安全生产的需要。
这是因为常规预防性试验需要停电测试，而且两次试验间隔时间过长，所以不易及时发现设备的绝缘缺陷，而且停电还要造成一定的损失。
因此对电力系统中设备的绝缘进行实时监测显得极为重要了.随着电力系统的不断发展，电力电缆的应用越来越多，很多单位无法根据规程按时完成预防性试验任务，所以电力电缆设备绝缘的在线监测势在必行。
在线监测就是在工作电压下对电力电缆绝缘状况进行实时监测，把计算机引入测量系统,对测量过程实现自动化，对数据处理实现智能化[3].与此同时,随着现代化技术的飞跃发展,特别是电子、计算机和各种传感器技术的新成就，都为开展电力设备绝缘的带电检测和在线监测技术提供了有利条件［4］.对电力电缆进行带电检测,可以缩短检测周期,提高及时发现绝缘缺陷的概率，从而降低绝缘事故，这一点在电力电缆设备投入运行的初期和老化期是尤其重要的［5]。
0.1 Hz超低频下XLPEPE电缆tanδ测量
0.1 Hz超低频下XLPE/PE电缆tanδ测量王永红何丽娟吴健儿魏新劳隋纹波王作君麻春0 前言直流电压试验XLPE/PE电力电缆会产生不易中和的空间电荷，不能灵敏地发现电缆中业已存在的绝缘缺陷，还可能对良好的绝缘带来进一步的损伤。
直流电压试验不适用于XLPE/PE 电缆已成定论［1～4］；工频电压试验因需要很大的电源和试验设备容量，现场试验难以达到。
0.1 Hz超低频电压试验容量小，理论上仅为工频电压的1/500，故其设备重量轻，可移动，不会在XLPE/PE电缆绝缘中产生空间电荷，是目前比较有效的新的XLPE/PE电缆的现场试验方法。
耐压试验主要用于发现较为明显的局部缺陷和较为严重的全局性绝缘问题。
为更好地评估XLPE/PE电缆绝缘状况，除耐压试验外，还要进行其它非破坏性试验，tanδ测量是主要项目之一。
1 0.1 Hz频率下tanδ测量技术1.1 测量原理工频电压测量tanδ一般采用QS-1电桥，也采用数字式自动平衡电桥、实部和虚部分离法、数字采样波形分析法及过零比较法等数字测量技术［4］。
在0.1 Hz频率下，电桥法已不再适用。
由于现场试验信号容易叠加高频干扰，实部和虚部分离法及过零比较法抗干扰能力比较差，也不宜使用。
因此，0.1 Hz频率tanδ测量采用抗干扰能力强的数字采样波形分析法——准同步采样谐波分析法，其原理见图1。
图1 0.1 Hz超低频下tanδ测量原理通过Rｈ和R１组成的电阻分压器得到与被测电缆上电压同相位的电压信号Uｖ，通过串联小电阻Rｓ得到与被测电缆电流信号同相位的另一个电压信号Ui，分别经滤波、放大后由两个同步动作的A/D转换器把连续变化的电压信号变成两组数字信号，并存入单片机系统的数据存储器中，则有：式中，f ０＝0.1 Hz 为基波频率，a v0及a i0为直流分量，A vk 及A ik 为k 次谐波幅值，k 次谐波初相位分别为其中，a vk 及a ik 为k 次谐波分量的实部，b vk 及b ik 为k 次谐波分量的虚部。
35kV及以下电压等级XLPE交联电缆在线监测系统
上海交通大学工程硕士学位论文
摘要
摘 要
交联聚乙烯（XLPE）电缆于 20 世纪 60 年代初问世以来，其所具有的绝缘性 能良好、供电安全可靠、易于制造和安装方便等特点使得其在配电网以及高压和 超高压输电线路中得到应用。在实际电缆运行过程中，交联聚乙烯电缆所出现的 各种故障都与电缆绝缘的缺陷有一定的相关性。 电缆在复杂的实际运行环境中可 能因为本体缺陷或者外力因素导致绝缘劣化甚至发生电缆故障。因此，通过在线 监测电缆的实际运行情况，可以更好地掌握交联聚乙烯电缆的运行状态，对于电 力系统的安全运行具有重要的理论和实际意义。 本文重点研究了变电站 35kV 及以下电压等级 XLPE 传输电缆的在线监测技 术，并讨论了 XLPE 电缆绝缘残余寿命评估问题。鉴于变电站 35kV 及以下电压 等级 XLPE 交联电缆的敷设方式与现场安装实施条件，我们采用基于局部放电、 直流分量、接地线电流三种在线监测方法综合对电缆绝缘实施在线监测，开发出 了一套能综合实现上述三种监测信号监测系统。该监测系统为 XLPE 交联电缆在 线监测提供了一种实时安全可靠的监测手段。 论文还简单介绍了当前 XLEP 电缆残余寿命评估技术，结合上海地区的实际 情况，构建了 XLPE 电缆残余寿命评估技术框架，为实现今后实现 XLPE 绝缘寿命 预测提供参考。
与直流叠加法相比交流叠加法所需电压的幅值较小通常叠加5低频叠加法低频叠加法是基于xlpe电缆的等值模型来设计的由于xlpe电缆的绝缘层可以看成一个并联等值电路因此当电缆的外施电压为低频交流电压而非工频电压时流过电缆绝缘层的容性电流较工频情况下要小而阻性电流由于和频率无关而不会变化太大因此可以从总的接地线电流中分离出阻性电流所得到的结果可以反映出电缆的绝缘电阻同时也可水树枝引起老化的xlpe电缆会在损耗电流中产生谐波分量
基于交流耐压试验的XLPE电缆绝缘检测要点分析
(１) 装置设置ꎮ 本次试验过程中串联谐振用于
电压补偿ꎬ并联谐振可达到电流分流ꎮ 装置选择过
程中分别使用变频谐振电源、励磁变压器、高压电容
分压器和高压电抗器ꎮ 其中ꎬ为保证电压等级达到
串并谐振 交 流 耐 压 试 验 阈 值ꎬ 特 选 用 输 出 功 率 为
ωＬ ＝ ＱＲ
其中ꎬω 为谐振电路的角频率ꎻＲ 为线路等效电
６
« 电气开关» (２０２２. Ｎｏ. ４)
文章编号:１００４ － ２８９Ｘ(２０２２)０４ － ０００６ － ０４
基于交流耐压试验的 ＸＬＰＥ 电缆绝缘检测要点分析
王宇斌
( 广东电网有限责任公司东莞供电局ꎬ广东 东莞 ５２３０００)
摘 要:ＸＬＰＥ 电缆绝缘性能直接影响着电力系统的安全性、可靠性和稳定性ꎬ在电力运维管理过程中需全
设定测试电压值ꎬ以准确判断 ＸＬＰＥ 电缆过电压环
交流耐压试验往往为现场试验ꎬ为保证其安全
最后ꎬ还要注意交流耐压试验往往会对 ＸＬＰＥ
案 对其性能指标进行初步测试ꎬ用于与最终交流耐
性、可靠性和稳定性ꎬ试验过程中首先要对测试环境
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各项数值ꎮ 对比现场试验数据ꎬ两者基本一致ꎬ如表
２ 所示ꎮ
图 ２ 串并谐振交流耐压试验方案
表 ２ 串并谐振交流耐压测试可行性验证结果
相别
相别
串联电抗器电流 / Ａ
并联电抗器电流 / Ａ
３４ ３５
５ ９８
６ ０１
３４ ８７
计算数值
Ａ相
试验数值
谐振频率 / Ｈｚ
Ｂ相
３４ ３５
Ｃ相
３４ ３５
中图分类号:ＴＭ２４ 文献标识码:Ｂ
XLPE高压电缆在线监测方法及设计
XLPE高压电缆在线监测方法及设计【摘要】交联聚乙烯简称为XLPE，XLPE高压电缆具有优越的力学性能、电气性能与热血性能，敷设容易，运维也简单，在各等级电压输电线路与配电网等电力系统中获得了广泛的应用。
【关键词】XLPE；在线监测；高压电缆；设计在生产、安装与运行等过程当中，电缆系统因人为操作不当或工艺不良等，均可能引入缺陷，而这些缺陷可能要多年之后才能逐步显现出来，为了及早发现故障隐患，避免运行事故出现，基于电缆的在线监测结果，分析电缆运行的状态，以确保电缆运行安全可靠性。
一、XLPE高压电缆的在线监测方法1.局部放电的在线监测方法局部放电所指的是利用电缆绝缘本体存在的微孔，产生局部放电的信号，对电缆给予监测与诊断，该放电信号音外界绝缘介质缘故，所表现出的频率大小是不相同的，通常产生的高频信号，频率要高于300KHz。
因信号一般在电缆线路屏蔽层进行传播，可在电缆外层的屏蔽接地线上，利用高频电流的互感器对高频电流的信号进行耦合。
也可运用超声波传感器对电缆局部的放电声信号进行监测，在电缆当中，声信号传输率不高，受到外部电磁噪声的影响比较小，还能对局部放电源给予定位，是一种较为理想可行的现场检测法。
2.接地电流的在线监测法在电压等级为110kV以上的高压电缆多是单芯电缆，由于电缆金属护层和线芯的交流电流会出现磁力线的铰链，致使较高感应电压出现，因此，需要采用接地措施，一般0.5km以内的短线路电缆金属护层所采取的是：一端直接接地，而另一端通过保护电阻或者间隙来接地。
电缆线路在1km以上的金属护层通常采取的措施是：三相分段且交叉互联两端的接地方法。
对电缆接地电流进行监测，能获得电缆外护套完整的信息，而对接地电流当中的容性分量变化进行在线监测，则能获得电缆老化的相关信息，该方法较适合等级高于110kV的高压电缆线路。
3.温度监测法在电缆运行中，对其温度进行监测，不仅能获得电缆绝缘工况，还能利用线路载流量的计算，对线路运行状况进行了解，当前，应用较广的温度监测法是分布式的光纤温度检测法，是根据拉曼散射与光时域反射等原理来设计的，利用单根光纤的多点故障温度测量，对电缆运行工况进行监测，其分布式的光纤测温系统如图1所示。
浅述XLPE电力电缆试验方法及其等效性和敏感性
浅述XLPE电力电缆试验方法及其等效性和敏感性XLPE电力电缆试验方法是评估电缆性能和可靠性的重要手段。
本文将从试验方法、等效性和敏感性三个方面进行浅述。
XLPE电力电缆的试验方法主要包括导体电阻测量、绝缘电阻测量、介质损耗测量、局部放电测量和耐压试验等。
首先，导体电阻测量是通过测量电缆导体的电阻来评估其导电性能。
这个试验方法可以检测到导体接头和导体本身的接触不良或断路情况。
导体电阻测量的方法有直流电桥法、直流电流法和交流电桥法等。
其次，绝缘电阻测量是用来评估绝缘性能的重要指标。
通过测量电缆绝缘材料两端之间的电阻来判断绝缘材料的性能。
绝缘电阻测量可以检测到绝缘材料本身的缺陷和安装不良等问题。
常用的绝缘电阻测量方法有直流电阻法和交流电阻法等。
介质损耗测量是评估电缆绝缘介质耗能特性的方法。
它主要是通过测量电缆的介质损耗角正切值来判断绝缘材料的质量。
介质损耗测量可以检测到绝缘材料的老化、污秽和气泡等问题。
通常采用交流桥法或交流阻抗法等方法进行。
局部放电测量是评估电缆绝缘性能的重要手段。
通过检测电缆绝缘中的局部放电现象来判断绝缘材料的质量。
局部放电测量可以检测到绝缘材料的缺陷、安装不良和老化等问题。
常用的局部放电测量方法有互感耦合法和电容耦合法等。
最后，耐压试验是评估电缆绝缘性能和电缆整体可靠性的重要方法。
通过施加高电压来检测电缆是否能够正常工作，并判断电缆绝缘是否能够承受预定的工作电压。
常见的耐压试验方法有交流频率耐压试验和直流频率耐压试验等。
以上所述的XLPE电力电缆试验方法在评估电缆性能和可靠性方面具有一定的等效性和敏感性。
在试验过程中，这些方法能够从不同的角度评估电缆的性能，并检测到不同类型的缺陷和问题。
因此，综合运用这些试验方法可以提高电缆试验的准确性和可靠性。
但是需要注意的是，虽然这些试验方法能够较全面地评估电缆性能，但并不能完全排除电缆存在问题的可能性。
试验方法存在一定的局限性，无法检测到一些微小的故障或隐蔽的缺陷。
基雷电冲击电压下双层XLPE电缆绕组的暂态特性研究
绕组立式放 置 ， 绕组底部离 地 １ 由绝 缘支架支撑 。 ｍ， 绕 组 的输 入端 与末 端均 在最下 部 。将 外层绕 组 的最 下一 匝视 为第 １匝 ， 绕组 的匝数 由下 到上 再 对 到下进 行 编号 ， 内层最 下 面一 匝为第 ６ ４匝。图 ２为 试验所 用绕 组照 片 。
为 了 防止过 电压对 绕 组 的绝 缘造 成 损 坏 ， 且 为改 并
０ 引 言
电缆 绕组 变 压 器 是 １种 新 型 干式 电力 变 压 器 ，
进此 类 变压 器 的绝 缘 设计 提 供理 论 依 据 ， 建立 宽 在
频 带 等效 模 型 的基 础 上 对 其 进 行 幅 频 特 性 的分 析
ｔａ ｓｅ ｔｖ ｌ ｇ ｉ ｅ ｔ ｉ ｍｐ ｉ ｄ ｎ ｔ ｅ ｏ ｔｒ ｓ ｍｉｏ ｄ ｃｏ ａ ｅ ｆ ｔ ｅ ｃ ｂ ｅ ｗｉ ｄｎ ｏ ｌ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｄ ｂ ｃ ｕ ｅ ｏ ｈ ｒ ｎ ｉｎ ｏｔ ｅ ｗ ｔ ｃ ｒ ｎ ａ ｌ ｕ ｅ ｏ ｈ ｕ ｅ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔｒ ｌｙ ｒ ｏ ｈ ａ ｌ ｎ ｉ ｇ ｗ ｕ ｄ ｂ ａ ｕ ｅ ｅ ａ ｓ ｆｔ ｅ ａ ｈ ａ ｔ ｓ ｅ ｉ ｌｃ ａａ ｔ ｒ ｔ ｓ ｏ ｅ ｄ ｕ ｌ ａ ｅ ｓ ｏ ａ ｌ ｉ ｄ ｎ ｔ ｃｕ ｅ ｗ ｉｈ ｉ ｖ ｒ ｉ ｅ ｅ ｔｗｉ ｈ ｒ ｎ ｉ ｎ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉ ｓ ｏ ｐ ｃ ａ ｈ ｒ ｃｅ ｉ ｉ ｆ ｔ ｏ ｂｅ ｌ ｙ ｒ ｆ ｃ ｂ ｅ ｗ ｎ ｉ ｇ ｓｒ ｔ ｒ ， ｈ ｃ ｓ ｅ ｙ ｄ ｆ ｒ ｎ ｔ ｔ ｅ ｔａ ｓｅ ｔ ｃ ａ ａ ｔｒ ｔ ｆ ｓｃ ｈ ｕ ｆ ｈ ｉ ｃ ｔａ ｉ ｏ ａ ｒ ｎ ｆ ｒ ｒｗｉ ｄ ｎ ｎ ｅ ｈ ｎ ａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｉ ｈ ｎ ｎ ｖ ． Ｔｈ ｒ ｎ ｉｎ ｈ ｒ ｃｅ ｓ ｃ ｏ ｅ ＸＬ Ｅ ｃ ｂ ｅ ｗｉ ｄｎ ｓ ｒ ｄ ｔ ｎ ｌｔ ｓｏ ｍｅ ｎ ｉ ｇ ｕ ｄ ｒ ｔ ｅ ｉ ｖ ｓｏ ｆｔ ｅ ｌ ｔ ｉ ｇ ｗａ ｅ ｉ ａ ｇ ｅ ｔ ｓｅ ｔｃ ａ ａ ｔｒ ｔ ｆｔ Ｐ ａ ｌ ｎ ｉ ｇ ｉ ａ ｉ ｉ ｈ ａ ａｙ ｅ ｙ ｍｅ ｓ ｒ ｇ ｔ ｅｔａ ｓｅ ｔ ｏｔ ｇ ｎ ｔ ｅ ｃ ｒ ｒ ｎ ｕ ｅ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔ ｇ ｌ ｙ ｒ ｗ ｉｈ ｃ ｎ ｐ ｏ ｉ ｅ ａ ｂ ｓ ｏ ｅ ｄ ｓｇ ｎ ｌｚ ｄ ｂ ａ ｕ ｉ ｈ ｒ ｎ ｉｎ ｌ ｅ ｏ ｈ ｏ ｅ ｗｉ ａ ｄ ｏ ｔ ｒｓ ｍｉｏ ｄ ｃ ｉ ａ ｅ ， ｈ ｃ ａ ｒ ｖ ｄ ａ ｉ ｆ ｒｔ ｅ ｉｎ ｎ ｖ ａ ｅ ｎ ｓ ｈ
雷电波侵入XLPE电缆绕组的暂态特性
Ｖｏ ． ７． Ｎｏ． １２ １
Ｊ ｎ．２ ０ ａ ０８
雷 电 波 侵入 Ｘ Ｐ 电缆 绕 组 的暂 态 特 性 ＬＥ
雷 琅 ，吕 亮 ，孟 峥 峥 ，袁 健 华 ，李 彦 明
（ 西安 交通 大 学 电气 工程 学院 ，陕 西 西安 ７ ０ ４ ） １０ ９
摘 要 ： 用雷 电波侵 入 Ｘ Ｐ 利 Ｌ Ｅ电缆 绕 组的 外端 口特 性得 出其 暂 态等值 电路 ， 并进行 分 析 求解 。发现
维普资讯
５ ２
电 工 电 能 新 技 术
个 入 口电容 来 等效 ， ［ ］ ［ ］ 文 ３ 、４ 已经 对其 过 电压 的水
平 作 了相关 的研究 。电缆绕 组上 的过 电压水 平究 竟 与哪些 因素有 关需 进一 步讨 论 。 通过对 传 统变 压器 绕 组 和 Ｘ Ｐ Ｌ Ｅ电缆 变 压 器 绕 组暂 态外 部端 口特 性 的试 验分 析 和对 比研究 ， 发现 ： ＸＰ Ｌ Ｅ电缆 变压 器 绕组 的暂 态外 端 口特 性 和 频 率 有 关 ， 雷 电 冲击波 ， 对 可分 为 两个 阶段 ： 头时 间 内 ， 波 电 缆绕 组表 现 为 一 定 波 阻 抗 （ 具 体 电 缆 而 变 ） 长 依 的 线 ， 头 时间 后 电缆 绕 组 主 要 表 现 为其 总 的对 地 电 波
容 。
作 时 尽量 接近 地 电位 。 电缆 绕组 变 压器 的使 用 电压 很高 ， 因此 在 冲击 电压 作 用 下 其 暂 态 特 性 具 有 重 要
意义 。
２ 雷 电 波 侵 入 变 压 器 绕 组
由于雷击 比较 频 繁 ， 此 雷 电侵 入 波 是 造 成 发 因 电厂 、 电所 雷 害事 故 的主 要 原 因 。侵 入 变 电所 的 变 雷 电波 的幅值 虽 然在一 定 程度 上受 到线 路 绝缘 水平 的 限制 ， 但是 因 为线 路 的 绝 缘 水 平 高 于 变 电所 电气
XLPE电缆绕组高频暂态电路模型的研究
v (0) = 0 , v ( l) = 0 。
(2)
式中 , l 为绕组一匝长度 。结合式 (1) 、(2) 可得 :
v ( x)
=j ( sinh (来自(x - l) ) -
sinh (γl)
sinh (γx )
+ 1) ,
(3) 式中 , γ = jωR0 C0 , 以芯线电压幅值 | u | 为基 值 ,由式 (3) 可得不同频率下外半导电层两接地点间
的等值电路将关系到绕组电路模型是否合理 。电缆
绕组变压器正常运行时 ,外半导电层每匝接地一次 , 因而和芯线导体电压相比 ,外半导电层电压近似为 地电位 ,合理选择外半导电层的电阻率也可使其对 地电压尽可能小[2 ] ,故电场主要集中在内外半导电 层间 ,外半导电层较好地屏蔽了绕组匝间及绕组与 铁心间的电容耦合 ,在一定频率下可不用考虑外半 导电层对地电容及不同匝外半导电层间的电容 。文
semiconductorlayer at different frequencies
外半导电层通过铜丝金属性接地 ,故接地点并
不是理论上的零电位 。此外 ,外半导电层的电压通
过导电铜箔引出获得 ,故计算结果较试验结果要小 。
但计算结果很好地体现了外半导电层电压的分布规
律 。虽然此处实测并计算的是若干频率下的稳态电
分点芯线电压 。 由图 7 可见沿绕组轴向电压的谐振频率几乎无
图 5 电缆绕组等值电路单元 Fig15 Equivalent circuit element
of the cable winding
由于绕组的外半导电层每匝都接地一次 ,因此 v ( k ·l) = 0 ,式中 k = 0 ～ n ( n 为绕组总匝数 ,本 文 n = 66) , k ∈ N 。用 PSPICE 软件仿真时将每匝 分为 10 个单元 。假定半导电层的电阻不随频率变 化 ,也没考虑其固有电容 。内半导电层中由容性电 流引起的损耗远小于外半导电层中相应的损耗 ,且 内半导电层中由感应电压引起的损耗和导体中相应 的损耗相比很小 ,故可忽略 。此外模型中也没考虑 外半导电层的匝间和对地电容 。同时也忽略了不同 匝外半导电层间的接触电阻 。
XLPE电缆半导电层对局部放电传播特性的影响分析
XLPE电缆半导电层对局部放电传播特性的影响分析杜荣林;李明德;王瑞琪;黄海;赵雨晴【摘要】In the current online monitoring method of power cable partial discharge(PD), the PD pulse propagation property is inaccurate caused by the semiconducting layer. An improved PD pulse generating circuit and a cable body model are proposed in this paper. Firstly, considering the inner semiconducting layer, the improved five-capacitance PD generating circuit was established, and the influences of the semiconducting layer's resistivity, relative permittivity and thickness on PD pulse rising edge were studied. Secondly, the inner semiconducting layer was divided into an equivalent conductor layer and an equivalent insulation layer, and the virtual layer is added to the both sides of the equivalent layer. The single-phase 500 kV XLPE cable model was set up. Finally, based on the simulation results, the influences casued by the thickness of equivalent conductor and equivalent insulation within the inner semiconducting layer on PD propagation velocity and attenuation coefficient was studied. The simulation results show that the proposed model is reasonable and can be used to obtain more accurate pulse propagation property.%目前电力电缆局部放电在线监测研究中,很少考虑半导电层导致的局部放电(PD)脉冲传播特性研究不准确的问题.研制一种改进型PD发生电路和电缆本体模型,首先,在考虑电缆内半导电层的条件下,搭建改进型五电容PD发生电路,研究内半导电层电阻率、介电常数及厚度对PD脉冲上升沿的影响;然后,把内半导电层分为等效导体层和等效绝缘层,并在等效层两边各引入虚拟层,建立电缆本体模型;最后,对单相500 kV XLPE电缆系统模型进行仿真,研究内半导电层的等效导体厚度和等效绝缘厚度对PD传播速度和衰减系数的影响.仿真结果验证了内半导电层对PD信号具有影响,所提出的改进型PD发生电路与电缆本体模型结合之后,用于研究PD传播特性更合理,且能得到更准确的PD 脉冲传播特性.【期刊名称】《电力科学与技术学报》【年(卷),期】2017(032)002【总页数】6页(P152-157)【关键词】半导电层;局部放电;传播特性;XLPE电缆【作者】杜荣林;李明德;王瑞琪;黄海;赵雨晴【作者单位】长沙理工大学电气与信息工程学院,湖南长沙 410004;衡阳市产商品质量监督检验所,湖南衡阳 421001;金杯电工衡阳电缆有限公司,湖南衡阳 421001;衡阳市产商品质量监督检验所,湖南衡阳 421001;长沙理工大学电气与信息工程学院,湖南长沙 410004【正文语种】中文【中图分类】TM34近几年，国内110 kV及以上电压等级的电力电缆尤其是交联聚乙烯（XLPE）电缆在电网中的用量越来越大，其可靠运行对于提高供电系统的可靠性和改进供电质量至关重要。
XLPE绝缘电力电缆试验方法
XLPE绝缘电力电缆试验方法摘要：综述了XLPE绝缘电力电缆试验方法，包括在线和离线试验方法，并指出各方法的特点。
关键词：XLPE绝缘电力电缆，试验方法Abstract：Test methods including on-line and off-line methods of XLPE insulated cables are reviewed, whose advantages and disadvantages are pointed out.Keywords: XLPE insulated cable, test methods0 前言由于XLPE绝缘电力电缆在制造、运行过程以及退役后基本没有环境污染问题，且具有输送容量大、敷设方便、不受落差限制、运行安全可靠和使用寿命长等诸多优点，随着制造成本降低，XLPE绝缘电力电缆在城市输配电系统中得到越来越广泛的应用。
然而，电力电缆试验技术严重滞后于电力电缆应用技术的发展，国家关于XLPE绝缘电力电缆投运后的试验方法、标准和运行规程大多在二十世纪七十年代颁布，比较陈旧落后，有的甚至是沿用油纸绝缘电力电缆的试验方法。
1996年修编的《电力设备预防性试验规程》中，仅用很少的篇幅提及XLPE绝缘电力电缆投运后的预防性试验方法，不具有可操作性，下对近年来XLPE绝缘电力电缆的试验方法做一综述。
1 XLPE电缆试验技术电缆试验按试验方式分类可分为：在线试验和离线试验两类；按试验性质分类可分为：破坏性试验和非破坏性试验两类。
鉴于XLPE绝缘电力电缆电容量较大，要求试验设备具有很大的电源容量，选择试验项目和试验方法时，首先必须考虑试验的等效性、有效性和可靠性，同时还必须考虑试验场地、试验条件、试验设备的体积和重量以及运输储存等诸多限制因素。
因此，各国专家提出了许多离线和在线的试验方法和手段[2]，如表1所示。
至今，国内外各界评价表1所列的这些试验方法的等效性、有效性和可靠性的意见分歧较大，除了直流耐压试验被公认为无效且有害以外，其它试验项目和方法仍然处于不断探索和研究阶段[3]。
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实测 拟合
部的电场变得不均匀起来 !导致外半导电层的整体电 压升高!也使绕组下部外半导电层电压显著升高 " 将图 $ 中每匝电压的最大值找出 !并进行二次多项式 拟合 !以匝数为 ! 轴 !可得图 <&1$% 图 <&;$为拟合波 形的导数图 !与每匝都接地时不同 !当接地点减少后 ! 绕组外半导电层首末端的电位升高 !电场变强 ! 也使 得绕组首末端外半导电层相邻匝间电位差较大 %
收稿日期 !!""6N7!N"7 基金项目 ! 国家自然科学基金 !#"!CC"![$ 作者简介 ! 牟
所 用 ?GO> 电 缆 绕 组 为 一 筒 形 线 圈 " 全 长 ! Z !8D L"径向一层 & 轴向 $$ 匝 " 高约 !9!" L" 内半径为 "9#$ L% 该绕组所用交联聚乙烯电缆无护层 "剖面外 直径 8896 LL " 芯线导体直径 [9" LL " 内外半导电层 厚度分别为 "9C""9[ LL% 沿绕组纵向外半导电层每 匝有一金属引出线 ! 可用来接地 $" 试验时绕组立式 放置 "绕组底部离地 "9# L " 由绝缘物支撑 % 将绕组最 上面一匝视为第 7 匝 " 对绕组的匝数从上到下进行 编号 "最下面一匝为第 $$ 匝 % !97 电气参数 !9797 电感 用有限元法计算绕组总电感为 !9"#8 L)X 8 Y % 由 GE\ 电桥测得为 !97[D L)% 计算值与实测值相对误 差为 $9!7!!% !979! 电容 ?GO> 的相对介电系数 !! 为 !98 " 按同轴电缆的 计算公式 (
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外半导电层匝间电位差分布图
路或短路 ! 外半导电层匝间绝缘最薄弱的部位是绕 组上部 " 69! 每 7$ 匝接一次地 将绕组外半导电层每 7$ 匝接一次地 ! 测得开路 情况下外半导电层电位分布见图 $" 图 $ 和图 8 #;$ 比较可以看出 ! 各匝外半导电层 的波形是相似的 % 接地点数目减少后 !外半导电层内
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第 67 卷
第8期
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文章编号 !7""7N7$"D !!""# $"8N"!7CN"8
!"#$ 电缆绕组外半导电层的暂态电压分布测量
牟 磊! 刘家齐 ! 汪晓明 ! 李彦明
! 西安交通大学电气工程学院 " 陕西 西安 C7""6D $
!;<,../ .= >/(<04*<1/ >’+*’((4*’+ " ?*#1’ %*1.0.’+ @34; E,*’1 $
摘要 ! 通过对无金属外屏蔽及护套的 ?GO> 电缆绕组芯线加 冲击电压测取外半导电层上电压分布 的 方 法 " 得 出 了 在 冲 击 电 压 作 用 下 "无 论 绕 组 开 路 或 短 路 "绕 组 前 部 的 外 半 导 电 层 是最薄弱部位的结论 % 为新型电力设 备 的 设 计 & 保 护 及 试 验 技术提供了依据 % 关键词 ! ?GO> 电缆绕组 ’ 外半导电层 ’ 冲击电压 中图分类号 ! PF7#8 文献标识码 ! 2
图7 绕组用电缆剖面图 外半导电层 内半导电层 电缆线芯
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A6(-*’:-! Q15(! .’ 0,( (R3(4*L(’01/ 4(5(14<,(5 " *0 <1’ S( <.’</&T(T 0,10 &’T(4 *L3&/5( A./01+( 504(55(5U (*0,(4 0,( V*’T*’+ *5 *’ .3(’ .4 *’ 5,.40 <*4<&*0 <.’T*0*.’" 0,( *’5&/10*.’ 10 "#$ S(+*’’*’+ %& ’()!()* *5 0,( V(1W(509 H0 34.A*T(5 1 0,(.4(0*<1/ S15*5 =.4 0,( T(5*+’ " 34.0(<0*.’ 1’T (R3(4*L(’010*.’ .= ’(V 0B3( (/(<04*< (I&*3L(’09 B&= C.*;( ! ?GO> <1S/( V*’T*’+ ’ .&0(4 5(L*<.’T&<0*’+ /1B(4 ’ *L3&/5( A./01+(
缆绕组在冲击电压作用下 " 其外半导电层的电位分 布特性对于研究 ?GO> 电缆绕组的暂态特性及新型 电力变压器具有重要意义 %
!
试验绕组模型
7 引言
电 缆 绕 组 变 压 器 的 ?GO> 电 缆 为 同 轴 圆 柱 结 构 "其剖面见图 7 % ?GO> 电缆具有电气性能好 & 机械 强度高 & 不易燃等优点而被广泛应用于电力系统中 % 和一般电力电缆不同 "它没有外金属屏蔽及护套 " 只 有一层外半导电层 % 绕组工作时 " 外半导电层在若干 点处以一定规律作金属性接地 " 以保证外半导电层 的电位在稳态工作时尽量接近地电位X 7 " ! Y % 受接地方 式及接地点的位置等的影响 " 当有暂态电压进入这 种绕组时 " 其外半导电屏蔽层上出现与传统油浸纸 绝缘结构绕组时不同的暂态电压 " 这一电压既有行 波的特点 "又有耦合和感应的特点 % 若相邻匝外半导 电层间的电位差过大 "则可能发生放电 " 造成半导电 层的损坏 "并最终损坏整个绕组 % 因此掌握 ?GO> 电
参考文献 !
=7> =!> ?105 @(*A.’ ! B,.C15 2’D(455.’9 )*+, 1’D E4F E4FG.4C(4 H.I(4 B41’5G.4C(4=%>9 JKK L(M*(I ! !""" ! 6$ #6 $’ NO7#9 ?105 @(*A.’ ! ?*P1(/ E1,/+4(’! @145 Q1/G4*D55.’ !!" #$9 2 L(R(’0 E(M(/.3C(’0 *’ 0,( K/(R04*R1/ J’5&/10*.’ SF50(C5 .G T(’(410.45 1’D B41’5G.4C(45 =%>9 JKKK K/(R04*R1/ J’5&/10*.’ ?1+1U*’( ! !""7 ! 7< #8 $’ 7"O7#9 王世山 ! 傅晨钊 ! 汲胜昌 ! 等 9 电缆线圈功率损耗的数值计算 =%>9 电工电能新技术 ! !""! ! !7 #6 $V 88O8$9 H )./C;14+9 ?.D1//*’+ 0,( B41’5*(’0 L(53.’5( .G Q*’D*’+ ! @1C*’10(D S0((/ W.4(5 1’D K/(R04.C1+’(0*R H.I(4 E(M*R(5 ;F ?(1’5 .G @&C3(D W*4R&*05 =E>9 H,9 E9 B,(5*5 ! X3351/1
磊 "7DCDN #! 男 ! 硕士研究生 ! 从事新型电力变压器的研究 $
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!" ! !!! !" # 可得芯线导体与外半导电层间单 "# !!! ;!7" 位长度的电容 !" 为 "97"< ’=;>$ 由 ?@A 电桥测得绕 组 电 缆 芯 线 对 外 半 导 电 层 的 单 位 长 度 电 容 !" 为 "977< ’=;> #计算值与实测值相对误差为 <96B! $ !9798 半导电层电阻 外半导电层沿电缆轴向单位长度的电阻 %"$ "% " " ! # 式中 %!!#!7 分别为外半导电层的内 & " ! !!7!C!!!" 外半径 #" 为半导电层的电阻率 # 文中 "!"97 " ’ >#计 算可得 "&" %79!!"97 D";>$
功率 源时 序发 生器 图!
波头电阻
图8
绕组各匝接地外半导电层电压分布
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主电容 波尾 电阻
负荷 电容
H!
)2F=F?T 冲击电压发生器的等效电路
示波器 采用 EFGEHI$<"J 示波器测取电压波形 $ 示波 器的通道 7 始终测取冲击电压发生器的输出波形 #通 道 ! 逐次测取待测匝 !金属引出线相对侧 " 外半导电 层的响应电压波形 !由探针引出 "$ 由于电压发生器 可以输出周期性的冲击电压波 # 这样就可以保证通 道 ! 所测的波形都是在同一时间基准下 # 即波在绕 组中传播过程中的时延特性得以体现 $ 898 探针及探头 为了尽量减少对外半导电层电位分布的影响 # 插入外半导电层的探针应做的很尖 & 很细 $ 文 K6L 中 提 到 在 7" M)N 频 率 范 围 内 # 外 半 导 电 层的对地电容可以忽略 # 故只需考虑其对地电阻 # 所 以测量点离接地点越远对地电阻越大 $ 当每 7$ 匝接 一次地时 %"O"PO !<(#""("P $ ;!Q7B9B D" !"P 为接地电 阻 # #" 为 每 匝 电 缆 长 度 "# 而 所 用 示 波 器 的 探 头 的 输 入 阻 抗 " Q7" M"RR"P 故探头影响可忽略 # 试验 误差很小 $