电缆主绝缘实时监测系统

电缆主绝缘实时监测系统技术方案山东杰讯电气有限公司山东杰讯电气有限公司是集科研、生产及销售为一体的高新科技企业。

主要从事电力电气设备，电力测试仪器研发设计，制造以及国内外各大电力测试仪器等的代理销售。

山东杰讯电气有限公司自成立以来，一贯坚持以“质优价廉，诚信为本”的原则。

公司可持续价值观念，加强科技创新，深化管理创新，以“打造价值杰讯，创新杰讯，绿色杰讯，幸福杰讯，创造世界一流的高新科技企业”为目标。

以雄厚的科技研发实力及优秀的售后服务，致力于电力事业，服务于电力企业，努力把公司建设成为高新科技企业，为电力系统及电力相关企业提供优质先进的测试设备及检测仪器。

以科技为先导，以服务为宗旨，以优质为基石，以诚信为使命，铸就杰讯电气的企业精神。

山东杰讯电气有限公司的发展离不开广大的信任与直持，愿与新老客户精诚合作，，在以后的发展中公司将为您们提供的更精良的产品，更优质的服务。

企业文化：团结互助，敬业负责，积极进取，用于创新。

电缆主绝缘实时监测系统目的和意义随着我国经济的飞速发展，城市规模不断扩大。

由于土地资源紧张，同时为了美化环境，电力线路必须由以往占地多的明线方式改为埋地的电缆方式。

因此，电力电缆获得了越来越广泛的应用。

但由于各种因素的影响，在运行中，电力电缆也会发生故障。

根据电缆自身构成特性和运行情况来看，造成电力电缆故障的因素主要有：机械损伤、绝缘受潮、绝缘老化变质、过电压、设计和制作工艺不良、材料缺陷、防护层腐蚀、电缆绝缘物流失等。

同时，由于电缆应用数量的增多及运行时间和负荷的不断增长等原因，电力电缆发生故障越来越频繁。

由于电缆线路大多敷设在电缆沟内或埋入地下，一旦发生故障，寻找起来十分困难，往往要花费数小时，甚至几天的时间。

这样不仅浪费了大量的人力、物力，而且还会造成难以估量的停电损失。

因此迅速、准确地确定电力电缆故障点，可以减少停电时间，提高供电可靠性，减少故障修复费用及停电带来的损失。

快速切除故障并排除故障对提高电力系统供电可靠性和稳定性具有\决定性作用。

本公司根据电缆线路中行波的传输特性，分析电力电缆一些常规故障中的暂态行波的故障信息，在国内率先研发出JXD-3000电缆主绝缘实时监测系统系统即单端电缆主绝缘实时监测系统系统，能够根据采集的电缆的暂态行波进行故障预警选线自动测距。

交联聚乙烯(XLPE)电缆结构1）导体。

导体为覆盖的退火单线绞制，紧压成圆形。

为减少导体的集肤效应，提高电缆的传输容量。

2）内半导体屏蔽。

导体屏蔽应为挤包半导体层，由挤出的交联型超光滑半导体材料均匀的包覆在导体上。

表面应光滑。

不能有尖角，颗粒，烧焦或插伤的痕迹。

3）交联聚乙烯绝缘。

电缆的主绝缘由挤出的交联聚乙烯组成，采用超精料。

4）外半导体屏蔽。

亦为挤包半导体层，要求绝缘屏蔽与绝缘层同时挤出。

绝缘屏蔽是不可剥离的交联型材料，以确保与绝缘层紧密结合。

其要求同导体屏蔽。

5）软铜带。

一般有疏绕软铜线组成，外表面用反向铜线或铜带扎紧。

6）包带。

金属护套有铅或铝挤包成型，或用铝铜不锈钢板纵向卷包后焊接而成。

7）外护套。

外护套有聚氯乙烯（或由其它材料组成等）组成。

交联聚乙烯电缆的内部结构电缆主绝缘实时监测系统研发状况及分析当前，我国的电缆运行单位对XIPE电缆大多采用投运前或周期性耐压试验，一些安装缺陷以及需经数年发展才能逐步显现的电缆缺陷难以发现。

近年来，研究人员提出对电缆在运行过程中显现的物理特性(如局部放电、温度、接地电流、介质损耗)等进行在线监测并基于监测结果推断电缆的运行状态。

上述方法可及时获取电缆状态信息，对提早发现故障隐患，防止运行事故十分有效．是未来电缆运行维护的重要手段。

本文对我国XIPE电力电缆在线监测及检测技术的研究现状进行综述，对各种监测手段的优、缺点及可行性进行讨论，提出适合我国高压XIPE电缆线路的在线监测方法。

通过在线监测或检测这些信息，能及时了解电缆系统的运行状态，保障其安全、可靠地运行。

行讨论，提出适合我国高压XIPE电缆线路的在线监测方法。

2XLPE电缆系统中的缺陷电缆运行系统由电缆本体和附件共同构成。

其中，附件又包括中间接头、终端接头及交叉互联系统。

电缆系统在生产、运输、安装和运行过程中，均可能因生产工艺不良或人为操作不当而引入缺陷。

电缆系统中可能出现的缺陷，在运行过程中，上述缺陷受外施电场作用而发生局部放电、局部温升、介质损耗增大等物理现象，加速电缆系统老化，甚至造成电缆系统事故。

研究证明，上述物理现象会以声、光、电、热等形式表现出来。

通过在线监测或检测这些信息，能及时了解电缆系统的运行状态，保障其安全、可靠地运行。

XLPE电力电缆系统中的缺陷种类及危害性（1）机械损伤机械损伤引起的电缆故障占电缆事故很大的比例。

有些机械损伤很轻微，当时并没有造成故障，但在几个月甚至几年后损伤部位才发展成故障。

造成电缆机械损伤的主要有以下几种原因：1）安装时损伤：在安装时不小心碰伤电缆，机械牵引力过大而拉伤电缆，或电缆过度弯曲而损伤电缆；2）直接受外力损坏：在安装后电缆路径上或电缆附近进行城建施工，使电缆受到直接的外力损伤；3）行驶车辆的震动或冲击性负荷会造成地下电缆的铅(铝)包裂损；4）因自然现象造成的损伤：如中间接头或终端头内绝缘胶膨胀而胀裂外壳或电缆护套；因电缆自然行程使装在管口或支架上的电缆外皮擦伤；因土地沉降引起过大拉力，拉断中间接头或导体。

（2）绝缘受潮绝缘受潮后引起故障。

造成电缆受潮的主要原因有：1）因接头盒或终端盒结构不密封或安装不良而导致进水；2）电缆制造不良，金属护套有小孔或裂缝；3）金属护套因被外物刺伤或腐蚀穿孔；（3）绝缘老化变质电缆绝缘介质内部气隙在电场作用下产生游离使绝缘下降。

当绝缘介质电离时，气隙中产生臭氧、硝酸等化学生成物，腐蚀绝缘；绝缘中的水分使绝缘纤维产生水解，造成绝缘下降。

过热会引起绝缘老化变质。

电缆内部气隙产生电游离造成局部过热，使绝缘碳化。

电缆过负荷是电缆过热很重要的因素。

安装于电缆密集地区、电缆沟及电缆隧道等通风不良处的电缆、穿在干燥管中的电缆以及电缆与热力管道接近的部分等都会因本身过热而使绝缘加速损坏。

（4）过电压大气与内部过电压作用，使电缆绝缘击穿，形成故障，击穿点一般是存在缺陷。

（5）设计和制作工艺不良中间接头和终端头的防水、电场分布设计不周密，材料选用不当，工艺不良、不按规程要求制作会造成电缆头故障。

（6）材料缺陷材料缺陷主要表现在三个方面。

一是电缆制造的问题，铅（铝）护层留下的缺陷；在包缠绝缘过程中，纸绝缘上出现褶皱、裂损、破口和重叠间隙等缺陷；二是电缆附件制造上的缺陷，如铸铁件有砂眼，瓷件的机强度不够，其它零件不符合规格或组装时不密封等；三是对绝缘材料的维护管理不善，造成电缆绝缘受潮、脏污和老化。

（7）护层的腐蚀由于地下酸碱腐蚀、杂散电流的影响，使电缆铅包外皮受腐蚀出现麻点、开裂或穿孔，造成故障。

（8）电缆的绝缘物流失油浸纸绝缘电缆敷设时地沟凸凹不平，或处在电杆上的户外头，由于起伏、高低落差悬殊，高处的绝缘油流向低处而使高处电缆绝缘性能下降，导致故障发生。

XLPE电缆系统在线监测技术及方法1）局部放电在线监测局部放电指在电场作用下发生在绝缘中非贯穿性的放电现象。

电缆或电缆附件中发生的局部放电信号幅值可达20000A，频带可达100MHz-250MHz。

电缆局部放电的在线监测是指通过传感器系统实时采集额定运行电压下电缆系统内的局部放电信号，并将其传输至终端，进行后续的处理和判断。

因此，传感器系统对能否准确获取放电信号举关重要。

近年来．研究人员分别开发电容耦合、电感耦合及超声波传感器。

电容耦合传感器通过在局部放电信号激发的电场中耦合能量，直接获取电信号。

该传感器在安装时。

既可以利用电缆及其接头中已有的金属结构，也可安装金属薄片构成电容性电极从而直接耦合放电信号。

电容耦合传感器按其安装位最可分为内置式和外置式。

传统内置式传感器安装时，需将电缆绝缘护套和金属护层割开，将金属箔缠绕在外半导电层上，之后再将金属护层和绝缘护套分别复原，将信号线从金属箔和金属护层间引出。

该方法的优点是结构简单，缺点是安装时工艺要求较严格，必须做好护套复原和防水工作。

近年来，研究人员提出采用接头处的外半导电层作为取样电阻。

直接耦合放电信号的方法，该传感器安装时，需先在应力锥外侧贴附一层铜网，将信号线的线芯与该铜网相连，信号线的接地网与电缆的金属护层连接。

该方法的优点是安装简便，抗干扰能力强，但需要与电缆生产厂家协商信号线的引出方法。

该方法已在英国伦敦的电缆线路上应用，并获得了较好的现场运行效果。

外置式电容传感器。

该方法将一对金属薄片分别贴在电缆中间接头的两侧，将信号线与金属薄片相连。

通过检测阻抗测最放电信号。

该方法的优点是安装简单．且由于采用了差分接线方法，可有效抑制两侧本体放电信号的干扰，具有对电缆中间接头局部放电定位的功能；缺点是易受外界电磁噪声干扰。

此外．对于直埋式敷设的XLPE电缆线路，环境因素如土壤电导率、湿度等均可能对外置式电容传感器的测量稳定性产生影响。

电感耦合传感器的基本原理为将线圈缠绕在有放电电流信号流过的导体上，该放电信号可在线圈输出端产生感应电势，该电势即反映了局部放电的信息。

基于电感耦合法研制的传感器中，罗果夫斯基线圈是最有代表性的。

该方法将内置式罗氏线圈传感器安装在电缆接头内部的金属屏蔽连接线上，其优点是灵敏度高，受外界电磁干扰小，缺点为电缆接头施工时传感器的安装工艺较复杂。

外置式罗氏线圈传感器。

该方法将传感器做成卡钳型，直接夹在电缆的接地线上。

该方法结构简单、安装简便，但易受外部电磁干扰影响。

超声波传感器在电力电缆局部放电检测中已获得广泛应用。

电缆中局部放电激发的声信号频带较宽，可在电缆外部采用加速度或声发射传感器检测到。

声学方法是非侵入式的且受外部电磁噪声影响较小，是比较理想的现场检测方法。

声信号在电缆中的传输速率不高，还可用来对局部放电源进行定位。

超声波检测系统通常采用压电晶体作传感器，其工作频带通常为60～300kHz研究显示，电缆绝缘介质对声波的吸收随着声波频率的增大而增加，故声波信号中的高频部分衰减很快；另一方面，声波信号的低频部分易受外界噪声干扰而不宜采用。

综合考虑上述两方面的影响，电缆附件局部放电的超声波检测频带常设定在30～40kHz。

考虑到声音传播的衰减，能采集到的声信号很微弱，该方法较适用于对电缆附件进行接触式的测量。

超声波传感器的优点是测量操作简便。

不受电磁噪声的干扰；缺点是所测声信号与放电量之间的关系尚不明确，通常需横向比较测量结果来推断局部放电的情况。

2）温度在线监测电缆在运行过程中，因线芯流过大电流而发热。

监测电缆的温度，既可获取电缆绝缘的工作状况；也可通过计算线路的载流量，了解线路运行状态。