德国赛巴TDR实测海底电力电缆波形.pptx
电缆振荡波检测技术ppt课件
XLPE绝缘电力电缆本体在制造过程中不可避免地存在微观制造质量缺陷，如微孔、杂质及电力电缆在运输、敷 设、安装和运行过程中诸如主绝缘和外护套机械应力损伤、终端和中间接头安装质量、现场施工环境条件和员工技 术素质控制等不利因素，随着水分缓慢浸入(吸附、扩散和迁移)，XLPE电缆介质在电场、水分和杂质等绝缘缺陷 的协同作用下，逐步产生树枝状早期劣化。当树枝状劣化贯穿介质或转变成电树枝，将导致电力电缆线路的电缆本 体或附件发生试验击穿或运行击穿故障。水树并不产生局放！！只有当一个电树在水树顶端发展时才会有局放产生。 电树会导致绝缘在运行条件下很快（几周或几月内）击穿。
振荡波检测电源产生的基本原理是：首先由整流元件将AC 220V的交流电转换成所需的直流电，然后对直流 电压幅值进行调整，最后对输出直流电压进行滤波和稳压调整，以确保输出精度和稳定性。实际检测时，根据 测试加压的幅值要求，通过调整直流电压幅值和控制直流电源对被测电缆的充电时间来控制所产生振荡波的幅 值，振荡波频率通过串入的空心电抗器进行调节，振荡波的衰减阻尼系数由电缆等效电容和空心电抗器确定。
电缆振荡波检测技术
状态检测技术部
随着供电水平要求的提高，在电力电缆用量迅速增长的同时，由于电缆故障导致供电公事故问题也日益增 多，电缆需求量与相对较高的故障率之间的矛盾日益突出。电缆故障导致大规模停电严重危急到工业生产及用 户日常生活，现在已从以前粗放式的巡检和故障抢修模式，逐渐升级为对电力设备的状态监测模式，即通过在 线或离线监测的方式，发现电力设备的缺陷，提前对潜在缺陷进行检修和维护，达到未雨绸缪的效果。
什么是局部放电（Partial Discharge)? 局部放电是指高压设备中的绝缘介质在高电场强度作用下，发生在电极之间的未贯穿的放电。这种放电只 存在于绝缘的局部位置，而不会立即形成贯穿性通道，称为局部放电。它是广泛存在的现象。
海洋电缆技术资料
海洋电缆技术资料海洋电缆是指被埋藏在海底或水下用于传输信号和能量的电缆。
由于其在海底环境下的特殊性，海洋电缆需要具备一定的技术要求和特点。
以下是关于海洋电缆的技术资料。
1. 海洋电缆的结构海洋电缆通常由以下几个部分组成：- 导体：负责传输电流或信号的导体，通常由铜或铝制成。
- 绝缘层：用于阻止电流泄漏的层，通常使用聚乙烯、聚氯乙烯等绝缘材料。
- 护套层：用于保护电缆的层，通常使用聚乙烯、聚氯乙烯等材料制成。
- 阻水层：用于防止海水侵入电缆内部的层，通常使用屏蔽层和阻水胶带。
2. 海洋电缆的安装海洋电缆的安装通常分为以下几个步骤：1. 船只定位：通过卫星导航系统确定电缆敷设的位置。
2. 下沉电缆：利用特殊设备将电缆从船只底部下沉到海底。
3. 固定电缆：通过绞缆机或吊车将电缆固定在海底，以防止其移动。
4. 连接电缆：将不同段的电缆连接起来，形成连续的信号或能量传输通道。
5. 测试电缆：对已安装的电缆进行测试，确保其功能正常。
3. 海洋电缆的维护和修复海洋电缆的维护和修复是确保其长期稳定运行的重要环节。
常见的维护和修复工作包括：- 清除污物和生物附着物：定期清理电缆表面的污物和生物附着物，以减少对电缆的影响。
- 修复破损和断裂：当电缆发生破损或断裂时，需要及时修复或更换受损部分。
- 检测电缆状态：定期使用专业设备对电缆进行检测，以判断其运行状态和性能。
海洋电缆技术资料的内容包括海洋电缆的结构、安装过程以及维护和修复工作。
理解这些技术要求和特点对于海洋电缆的设计、安装和维护都具有重要意义。
电缆故障测试技术PPT课件
A
图1-2 等效电路
其中：R1、R2为已知电阻通过上式可以看出，只要知道电缆的准确长度L全长，就能精确算出故障点的距离。 2、电容电桥法 当电缆是开(断)路故障时，若再采用测量电阻电桥法将无法测出故障点的距离，因为直流电桥测量臂未能构成直流通道。在此只能采用交流电源，根据电桥平衡原理测量出电缆好相及故障相的交流阻抗值。由于电缆被视为“均匀的传输线”，其上分布电容与电缆长度成正比，以此推算出故障点的距离（在此略去计算公式推导，只给出结论）即：
目 录 第一章 电力电缆故障测试技术发展历史及今 后方向 一、传统技术的应用 二、现代技术的应用 三、今后发展方向:虚拟仪器,多次脉冲 第二章 电力电缆故障测试中应注意的几个问 题 一、电缆故障产生的因素 二、电缆故障测试所需的设备及用途 三、电缆故障性质判别及测试步骤 第三章 电力电缆故障粗测（预定位）方法 一、测试原理
1、脉冲回波返射法之电子管、晶体管阶段 我国第一台电缆故障检测仪DGC—711可以等同于一台示波器，因为其电路与一般脉冲示波器相似，所不同的是采用了贮能示波管。利用其可有限保持瞬时暂态信号波形的特性(通常可保持十几秒钟)来观察故障点放电时所采集的电压波形，用照像机拍照记录再分析冲洗出的照片上的波形，以此计算出故障点的距离。为了分析方便，仪器在同屏显示中设计了光标尺(电刻度波)。所以，直到今天还有专家采用存贮示波器测电缆故障皆缘于此。
电力电缆故障的检测是一个世界性的课题。上个世纪三十年代，国外刊登了一篇论文《电缆中击穿点之故障探测》，首先提出了用高压冲击来使故障点放电，用冲击电流表粗测电缆故障的论点，这一观点为以后电缆检测技术的发展和手段的丰富奠定了基础。 电缆故障检测设备是伴随着先进电子技术的出现而诞生的。电缆故障检测技术的发展经历了一个漫长的过程。上个世纪七十年代以前，主要是采用电桥法和低压脉冲法（又称时域反射法）。电桥法及低压脉冲测距法在测量电缆的接地故障和开路故障方面，可以说是相当完善了。然而对于高阻故障（泄露高阻和闪络高阻）的寻测，采用上述方法则是无能为力的，必须另辟蹊径。尽管后来又出现了用高压电桥（输出高压10kV）测高阻故障，但大多还需“烧穿”，故障可测率很低。
磁异法探测海底缆线分解课件
磁异法探测原理
磁异法探测原理基于地球磁场和人工磁场之间的相互作用。当探测器接近海底缆 线时，由于缆线中的电流产生的磁场，会干扰地球的自然磁场，从而产生磁异常。
磁异常的强度和方向可以通过专门的传感器进行测量和记录，进而确定海底缆线 的位置和走向。
等方面的内容。
行业标准与规范制定
制定行业标准
1
建立质量评价体系
2
推动国际合作与交流
3
案例二：某港口电缆故障定位
案例三：某跨海大桥电缆安全评估
总结词：全面评估
VS
详细描述：为了确保某跨海大桥电缆 的安全运行，需要对整条电缆进行全 面的安全评估。采用磁异法探测技术， 对整条电缆进行了无损检测，评估了 电缆的绝缘状况和机械性能，为大桥 的安全运行提供了保障。
技术创新与设备升级
磁场测量精度提升
智能化数据处理
轻便化与模块化设计
应用领域拓展
海洋资源开发
随着海洋资源的开发利用，磁异 法探测海底缆线技术将应用于海 底矿产、油气等资源的勘探和开
发中。
海洋工程与建设
在海洋工程建设中，如海底隧道、 跨海大桥等，磁异法探测海底缆 线技术可用于探测和监测工程结 构和周边地质环境。
海洋科学研究
在海洋科学研究领域，磁异法探 测海底缆线技术可用于研究地球 磁场、海底地质构造、海洋环流
定位系统通常由GPS、姿态传感器等 组成，GPS用于确定地理位置，姿态 传感器用于确定设备的姿态和方向。
辅助设备
数据预处理
数据清洗
数据转换 数据标准化
异常识别与提取
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海洋石油平台海底电缆振荡波等效耐压技术应用
海洋石油平台海底电缆振荡波等效耐压技术应用苏保中（中海油能源发展装备技术有限公司）摘 要：目前海上平台主流的海缆检测试验方式为串联谐振耐压技术，传统的串联谐振耐压对电缆绝缘状态的判断仅仅是合格与不合格，同时对于一些较为轻微的缺陷，传统耐压试验会使绝缘发生恶化，且对局部缺陷不能定位。
此外对于中长海缆的串联谐振耐压试验，所需功率大，动辄上百千瓦，设备体积庞大，重量达吨级以上，对试验空间要求高，无法在仅有狭小空间的海上平台上进行耐压试验。
同时串联谐振耐压试验中产生的谐振波会严重影响平台电网的稳定运行。
本文介绍了使用振荡波等效耐压技术进行海上石油平台海缆检测试验的成功案例。
关键词：海缆；耐压试验；工频耐压；绝缘缺陷；振荡波0 引言交联聚乙烯海底电缆的耐压试验是海缆投产前重要的一项实验。
目前海上平台海缆一般通过J型管引入并接入防爆海缆接线箱再通过电缆引入高压配电盘。
一般海缆耐压试验在海缆箱进行，受限于海缆箱周边空间，目前海上石油平台仅能实现2km以内海缆的串联谐振耐压试验。
通过作者调研，截止到2023年6月，渤海地区海上石油平台35kV及以下海缆总数约为148条，其中长度2km以内海缆数量为38条，占比约1/4。
还有约3/4的海缆在铺设完成后不具备进行耐压试验的条件，依据GB50150《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》规定，不具备相应试验条件或有特殊规定时，可采用施加正常系统对地电压24小时方法代替交流耐压试验［1］。
但随着中国海油集团有限公司对海底电缆完整性管理体系的颁布实施，需要加强对海底电缆运行维护阶段的数据收集，显然施加正常系统对地电压24h并不能满足其管理要求。
1 常用交流耐压方法目前海上平台海底电缆电压等级（U/U）大多数为8.7/15kV及26/35kV两种，海缆绝缘材料几乎全部为橡塑绝缘，根据GB50150-2016《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》中规定：额定电压U/U为18/ 30kV及以下电缆，当不具备条件时允许用有效值为3U的0.1Hz电压施加15min或直流耐压试验及泄漏电流测量代替交流耐压试验［1］，很明显，对于额定电压26/35kV的海缆不能进行超低频及直流耐压两种耐压试验方法。
[课件]电力电缆试验PPT
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超声波仪器介绍
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超声波检测 • 仪器基本原理：
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超声波检测
• 电晕, 爬电, 电弧和较强的PD • 对空气绝缘设备最为有效
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超声波检测
Ultraprobe9000将探测到的超声波信号转换为可听 见的音频信号，通过耳机传到人耳，并在LCD上用 一个分成16小段的条形图很直观地实时显示声音强 度的变化，用数字显示频率和分贝值。
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超声波检测
• 该仪器的单位为dB(分贝) ，特指基于1mV的被测 信号的（分贝）幅值； • ������ 例如某一信号的实际幅值为15mV, 则其分贝 值为20 x log(15(mV)/ 1(mV)) = 23.5 分贝（dB）
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仪器使用方法
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仪器的使用方法
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a-主仪器������ b-耳机������ c-超声扫描模块������ d-接触式模块������ e-橡胶探头������ f-接触式扩展组件������ g-超声发生器������ h-充电器
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仪器的使用方法
• Ultraprobe9000超声波监测仪主机 1 ）主机运行开关 2 ）电源插孔 3 ）性能调节旋钮 （顺时针调大，逆时针调小） 4 ）声音存储按钮 5 ）外置耳机插孔
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使用的仪器 手持式局放检测设备
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典型案例分析
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7.2.参数计算和设备选择
电力电缆试验
主要内容
• 前言 • 超声波检测技术及相关知识简介 • 暂态地电波检测技术及相关知识简介 • 典型案例分析
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前言
• 研究表明，内部故障以绝缘性故障为多。往往绝 缘性故障的先兆和表现形式为局部放电。常规的 试验方法可以检查出贯穿性绝缘缺陷及明显的绝 缘缺陷，而且需要在停电情况下进行。因此，采 取先进的技术手段及时检测出设备潜伏性隐患的 要求越来越迫切。
TDR 法检测电缆接头波形特征
第27卷㊀第3期2022年6月㊀哈尔滨理工大学学报JOURNAL OF HARBIN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY㊀Vol.27No.3Jun.2022㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀TDR 法检测电缆接头波形特征孙㊀仝1,㊀王㊀伟2,㊀吴卫堃1,㊀宫士营3,㊀何㊀勇1,㊀单㊀超3(1.广东电网有限责任公司肇庆供电局,广东肇庆526000;2.哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,哈尔滨150080;3.山东科汇电力自动化股份有限公司,山东淄博255087)摘㊀要:针对风能㊁光伏等新能源并网需要并网电缆将能源馈入主电网,而两段电缆中间接头长时工作会产生绝缘劣化等问题,准确评估中间接头健康状态对新能源网络稳定运行至关重要㊂为研究辨别电缆中间接头在低压脉冲反射法下的反射波形,依据TDR (又称低压脉冲反射法)的原理,对电缆中间接头波形的形成过程进行推理分析,利用Simulink 对其波形进行仿真计算,得到中间接头的电压反射波形,最后采用电缆故障测距仪的低压脉冲法(即TDR 法)测得实际电缆中间接头的反射波形,两者得到的波形特征一致,为自动识别中间接头波形㊁判断接头制作质量提供理论计算依据㊂关键词:电力电缆;低压脉冲反射法;中间接头;Simulink DOI :10.15938/j.jhust.2022.03.017中图分类号:TM726文献标志码:A文章编号:1007-2683(2022)03-0127-07Analysis of TDR Reflection Waveform for DetectingNew Energy Power Cable JointSUN Tong 1,㊀WANG Wei 2,㊀WU Wei-kun 1,㊀GONG Shi-ying 3,㊀HE Yong 1,㊀SHAN Chao 3(1.Zhaoqing Power Supply Bureau Of Guangdong Power GridCo.Ltd,Zhaoqing 526000,Guangdong province,china;2.School of Electrical and Electronic Engineering,Harbin University of Science and Technology,Harbin 150080,China;3.Shandong Kehui Electric Power Automation Co.Ltd,Zibo 255087,China)Abstract :To solve such problems as insulation degradation of the joint of two cable segments after long-termoperation in grid connection of new energy like wind energy and photovoltaic energy that requires grid-connected cables to feed energy into the main grid,it is critical that we accurately assess the health status of the joints.To study and identify the reflection waveform of cable joints under the low-voltage pulse reflection mode,the formation process of the cable joints is deduced according to the TDR (also known as the low-voltage pulse reflection method)principle.The waveform is then simulated with Simulink to work out the voltage reflection waveform of the joints.In the end,the reflection waveform of the actual cable joints is measured with the low-voltage pulse reflection method (TDR)of the cable fault locator.The two obtain consistent wave characteristics,providing a theoretical calculation basis for automatic identification of the joint waveform and joint quality.Keywords :power cable;low pressure pulse reflection method;intermediate joint;Simulink㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀收稿日期:2021-04-27基金项目:广东电网有限责任公司科技项目(GDKJXM20173007);国家重点研发计划(2017YFB0902705).作者简介:孙㊀仝(1985 ),男,工程师;吴卫堃(1972 ),男,高级工程师.通信作者:王㊀伟(1962 ),男,教授,E-mail:sl176********@.0㊀引㊀言在社会发展中,电力是人类赖以生存的能源之一,然而传统的发电方式因二氧化碳排放造成全球变暖,我国提出2060年实现碳中和的愿景,国家电网能源互联网建设大力推进,风能㊁太阳能㊁水能等新能源在电网系统的占比将持续快速增长㊂伴随而来新能源基础设施建设也逐步扩大,发电㊁传输㊁能量存储和控制系统在近几年都大规模敷设㊂随着我国新能源网络的大力建设,风能㊁水能㊁光伏等电厂数量大大增加,要将分布式的能源提供给用户使用,需要将新能源通过电缆输送到传统的主电网系统中㊂为了解决这个问题,安全性与便捷性更高的电力电缆逐渐被采纳使用[1-4]㊂电力电缆一般铺设于地下或隧道中,可以大大节约土地用量,而且城市市容也被美化㊂随着分布式能源数量增加,电缆用量的增大,电力系统运营单位对新能源发电系统的运行安全关注度越来越大,而其中作为能源输送的关键部件 电缆也成为系统安全的关注热点㊂近年来,传统电网系统中的电力电缆故障频繁出现,严重影响了电缆输电的可靠性[5-7]㊂主干路的严重电缆故障会导致输电网络中断,影响工业生产及人民生活㊂新能源并网电缆线路故障会造成电网能量的波动,甚至整个系统的崩溃㊂电力电缆故障多发生在电缆接头处,中间接头出现故障的原因有很多,例如水分㊁温度㊁施工缺陷(划伤㊁割伤㊁气隙㊁杂质等)㊁局部放电等[8-14]㊂这些因素的存在导致电缆在输电过程中存在严重的安全隐患,因此,检测电缆中间接头的运行状况对电缆安全运行具有重要意义㊂传统的电缆故障检测主要采用电桥法,该方法原理简单,系统复杂度低,但是电桥法仅能对部分低阻故障进行定位,电缆接头故障检出率不高[15]㊂脉冲电压和电流法也常被用于电缆故障定位,该方法响应速度快,但系统线路复杂人和仪器也易遭受过压的威胁㊂声测法利用故障点放电的声波信号进行故障定位,但声波沿线路衰减较大,灵敏度较低㊂时域低压脉冲反射法是在电缆线路中注入低压高频脉冲信号,脉冲信号在电缆中沿导体线芯传播,当遇到阻抗不匹配点时被反射,根据注入脉冲和反射脉冲波的时间差即可对阻抗不匹配点进行定位㊂该方法安全性高㊁系统简单㊁测量精度高是电缆故障检测和定位的理想方法㊂现有研究表明,电缆接头开路时,反射波形将出现幅值衰减的特征;电缆接头接地短路时,反射波与入射波出现反相特征[16]㊂为了研究电缆中间接头的波形,依照低压脉冲反射法[17,18]和行波的反射与透射[19]的原理,对接头反射波形形成的过程进行分析,并利用数学计算软件对电力电缆中间接头的波形进行模拟,最后与实际电缆中间接头的反射波形来对照验证㊂1㊀电缆中行波传播特性分析不同电压等级和型号的电结构存在较大差异,并且低压脉冲行波多使用矩形脉冲为信号源,矩形脉冲为宽频信号,其中高频段信号集肤效应比较严重,可认为脉冲信号仅在导体线芯和相邻的金属护套之间传播,单相传输线模型可用于脉冲信号传输规律的研究㊂图1㊀电缆结构Fig.1㊀Cable structure821哈㊀尔㊀滨㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第27卷㊀以图1(a)所示的10kV 三芯电缆为例,当在导体与铜屏蔽之间注入低压脉冲信号时,脉冲信号在导体和屏蔽层间传输,三芯电缆结构可简化为图1(b)所示的同轴电缆传输结构,图中r 1㊁r 2㊁r 3分别为线芯导体半径㊁中间结构半径㊁外层导体半径㊂其中内导体电导率为σ1,外导体电导率为σ2,中间材料介电常数为εr ㊂假设注入到电缆内的行波函数为f (t ,x 0),则该信号在经过电缆传输距离x 后可表示为:u (t ,x )=F -1(F [u (t ,x 0)]e -αx )(1)式中α为传播系数㊂可见电缆中注入的信号在经过电缆传输后,除了产生相移外,波形也发生改变㊂该波形的改变主要体现为衰减和色散㊂且不同频率的行波信号衰减和色散改变存在差异㊂当信号频率较低时,集肤效应作用较小,电缆单位长度电阻为定值㊂但是当信号频率较高时,集肤效应严重,电缆单位长度阻抗变大,信号衰减也较大㊂由于低压脉冲信号在绝缘层的损耗较小,单位长度电容亦可认为是定值㊂而根据等效结构图1(b),单位长度的电感可表示为[20]:L (ω)=L in (ω)+L out(2)当信号频率变大时,外电感成分基本无改变,但是内电感成分变小,甚至于内电感值为几乎为0㊂根据信号在传输线内的传输理论,该段电缆内信号的相速度为:v p (ω)=1LC (3)当信号频率逐渐增大后,相速度可达到最大值:v p max =1L out C(4)信号传输频率色散会体现为相速度的差异,因此可通过定义最大相速度的差异比率确定色散截止频率㊂假设信号的截止频率为最大相速度频率的τ%,当信号相速度值不超高τ%时,信号无色散:v p (2πf th )=0.99v p max(5)根据上述相速度表达式,当τ值定义为99%时,低压行波信号色散的截止频率f th 可计算获得:f th =12π(1r 1σ1+1r 2σ20.022μ0cos h -1(r 2/r 1))2(6)式中:μ0为材料真空磁导率㊂分别改变r 1和r 2值获得截止频率的变化规律㊂可见,电缆线芯越粗㊁绝缘层越厚色散截止频率越低㊂电缆中注入的行波信号频率越高,色散越小,但衰减越大㊂时域低压脉冲反射法所用信号应该达到一定的频率值,避免较为严重的频率色散出现㊂图2㊀导体半径与截止频率的关系Fig.2㊀The relation between conductor radiusand cutoff frequency2㊀中间接头脉冲波形成原理低压脉冲反射法常用于测量电缆的低阻㊁短路与断路故障,还用于测量电缆的长度㊁电磁在电缆中的传播速度,还能用于区分电缆的中间头㊁T 型接头与终端头㊂电缆传播至阻抗不匹配点,如短路点㊁故障点㊁中间接头等,脉冲产生反射,回送到测量点被仪器记录下来㊂行波在遇到波阻抗不匹配点比如故障点㊁终端头㊁中间接头时会发生行波的反射和透射现象,行波的反射和透射系数与不匹配点两侧的波阻抗有关㊂行波的反射程度可用发生反射的阻抗不匹配点的反射电压与入射电压之比来表示,这个比值称为反射921第3期孙㊀仝等:TDR 法检测电缆接头波形特征系数㊂设线路波阻抗为Z 1,阻抗不匹配点等效阻抗为Z 2,则电压的反射系数为:ρ=U y U i =(Z 2-Z 1)(Z 2+Z 1)(7)而透射系数的计算公式为:γ=U t U i =2Z 2(Z 2+Z 1)(8)电缆铺设好后,为了使其成为一个连续的线路,各段线必须连接为一个整体,这些连接点称为电缆中间接头,电缆中间接头是用来锁紧和固定进出线,起到防水防尘防震动的作用,如图3所示:图3㊀电缆中间接头Fig.3㊀Cable intermediate joint中间接头一般采用冷缩法进行连接,连接后的电缆中间接头处的波阻抗发生了改变,根据特性波阻抗的计算公式:z 0=R 0+jωL 0G 0+jωC 0(9)式中:R 0为单位长度的电阻,L 0为单位长度的电感,C 0为单位长度的电容,G 0为单位长度的绝缘漏电导㊂其计算公式分别为:L 0=μ02π[μγ14+μγln R 2R 1](10)C 0=2πεγε0ln R 2R 1(11)图4㊀电缆横截面Fig.4㊀Cable cross section如图4所示,同轴电缆接头处的内实芯导体半径R 1与外导体半径R 2增加了相同的大小,R 2与R 1的比值增加,故波阻抗增大,电缆中间接头的波阻抗大于电缆的波阻抗㊂根据行波传输原理,行波在传输过程中遇到波阻抗不匹配的点时会发生反射与透射现象㊂为了分析接头处行波的反射与透射,建立一段有中间接头的电缆,其行波分析等效模型如图5所示㊂图5㊀行波作用于电缆中间接头Fig.5㊀TravelingP 点为反射波形采集点,M 与N 段为接头,P 点到M 点的距离为l 1,接头MN 的距离为l 2,设向电缆发射能量为E 的矩形脉冲,行波的传输速度为V ,假定采集点P 传到接头M 点的时间为t 1=l 1/V ,接头M 点传到N 点的时间为t 2=l 2/V ,电缆波阻抗为Z 1,接头的波阻抗为Z 2(接头波阻抗Z 2大于电缆波阻抗Z 1)㊂M 点与N 点都为波阻抗不匹配点,所以行波在M 与N 点都会发生反射与透射现象,根据行波电压反射原理㊂行波由电缆传递到中间接头的M点反射系数和透射系数为:ρM=ρM=Z 2-Z 1Z 2+Z 1(12)γM=γM=2Z 2Z 2+Z 1(13)行波由中间接头传递到电缆的M 点的反射系数和投射系数为:ρM ᶄ=ρM=Z 1-Z 2Z 2+Z 1(14)γM ᶄ=γM=2Z 1Z 2+Z 1(15)当行波由接头传递到电缆N点的反射系数依然可用式(12)求得㊂在不考虑线损的情况下,对应的行波网格图如图6所示:图6㊀行波网格图Fig.6㊀Traveling wave grid diagram31哈㊀尔㊀滨㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第27卷㊀将接收到的反射脉冲进行分段表示(E (t )为t 时刻发射脉冲的幅值):E (t )ρM (0ɤt <2t 2)E (t )ρM +E (t )γM ρN γM ᶄ(2t 2ɤt <4t 2)E (t )ρM +E (t )γM ρN γM ᶄ+E (t )γM ρN ρM ᶄρN γM ᶄ(4t 2ɤt <6t 2)︙︙ìîíïïïïï(16)3㊀仿真分析与验证3.1㊀仿真模型及参数设置在Simulink 软件平台下,构建传输线仿真模型如图7所示㊂采用脉冲信号源作为触发信号,利用20倍增益形成20V 的脉冲信号,并调制可控电压源模块形成低压脉冲波㊂分布式传输线模拟电缆线路,第一段电缆线路设置为350m,第二段电缆线路设置为1km㊂两段线路中间含有一个接头盒,由于模型库中没有电缆接头模型,而传输线在接头处主要表现为阻抗的变化,因此在两段电缆线路中间利用电阻原件模拟接头处的阻抗变化㊂利用电压测量模块和示波器模块检测低压脉冲波注入电缆后在接头处的电压变化㊂发射波形选用频域成分更多的高斯钟形脉冲,钟形脉冲的最小值为0,峰值为1,脉冲宽度选80ns,两采样点之间的时间间隔t 为0.05ns,电缆波阻抗Z 1选30,接头波阻抗Z 1选30,行波的传播速度选择172m /μs㊂现实接头的长度约30cm,行波从接头一端行至另一端的时间t =0.3/172,约为0.00174μs㊂图7㊀仿真模型Fig.7㊀Simulation model㊀㊀当波形反射的能量在接头内部经过反复反射与透射多次后,此刻反射接收的能量已经近乎为0,此时的反射能量与第一次反射的能量相比微乎其微,如果强行与第一个波形叠加,反而增加计算的复杂程度,所以在运算程序中,添加一个阈值E x ㊂当第n 次最大接头反射能量E n 小于阈值E x 时,运算程序即可停止,输出得到的波形㊂本文选取的阈值x 为0.0085,即发射脉冲最大值的1/10000㊂表1㊀模型中所设计的电缆参数值Tab.1㊀Cable Parameters of simulation model电缆参数值单位长度分布电阻值0.38Ω/km 单位长度分布电感值 4.1ˑ10-3H /km单位长度分布电容值7.75ˑ10-9F /km3.2㊀仿真结果及实验验证基于上述参数以及仿真模型计算后获得电力电缆中间接头的波形,如图8所示㊂可见,从电缆一端注入的脉冲信号经电缆线路传输在175μs 处出现类正弦波形起伏,该波形幅值已经大幅度衰减,此波形即为脉冲信号经过电缆接头时呈现的波形形状㊂图8㊀电缆中间接头仿真图Fig.8㊀Simulation diagram of cable intermediate joint131第3期孙㊀仝等:TDR 法检测电缆接头波形特征为验证仿真结果,在广东肇庆某段风能发电电缆系统上选取与仿真线路长度类似的实验区间,利用T -906电力电缆故障测距仪对具有中间接头的电缆测试,T -906的采样频率为100MHz,波速选择172m /μs,得到图9所示真实情况下的电缆中间接头波形㊂图9中的发射脉冲波形为钟形脉冲,但因为仪器与电缆之间用信号线相连,这就导致信号线与测试电缆之间出现波阻抗不匹配问题,再加上测试电缆本身的电感问题,所以导致发射波形发生混叠,发射脉冲形状变成图中所示㊂对比图8仿真结果和图9测试结果可见,理论模型仿真获得的低压脉冲经过接头波形与实际检测到的波形基本一致㊂图9㊀电缆中间接头实测图Fig.9㊀Cable intermediate joint measured drawing4㊀结㊀论风能㊁太阳能发电在系统中比重越来越大,新能源并网系统输电电缆的健康状态成为系统安全的重要问题㊂本文采用TDR 法对电缆接头的时域波形进行仿真分析和验证㊂基于低压脉冲反射法与行波的反射㊁透射原理,推导与分析行波在中间接头的传播情况,得到接头的反射波形,并利用仿真工具加以论证,最后与低压脉冲测距仪采集得到的波形相对照,由此发现推论得到的波形与现实中的接头反射波形基本一致,为自动识别中间接头波形,确定接头位置,判断接头制作质量提供理论计算依据,最终为新能源输电线路的安全提供有效检测方法㊂参考文献:[1]㊀朱一猛,胡泊.电力系统高压电缆输电技术探讨[J].通信电源技术,2018,35(12):210.ZHU Yimeng,HU Bo.Discussion on High Voltage Cable Trans-mission Technology of Power System [J].Telecom Power Technol-ogy,2018,35(12):210.[2]㊀窦飞,乔黎伟.架空线路输电能力综述[J].江苏电机工程,2011,30(1):81.DOU Fei,QIAO Liwei.Survey on the Transmission Capability of Overhead Line [J].Jiangsu Electrical Engineering,2011,30(1):81.[3]㊀姚广元,郑志贤,徐亦熹.电力电缆运行㊁故障及试验综述[J].山东工业技术,2017(19):202.YAO Guangyuan,ZHENG Zhixian,XU Yixi.Outline of Operation and Fault and Testing for Power Cable[J].Journal of Shandong Industrial Technology,2017(19):202.[4]㊀龙海波,赵法强.全天候制作电缆中间接头的方法[J].技术与市场,2020,27(1):121.LONG Haibo,ZHAO Faqiang.Method for Making Cable Interme-diate Joints Around the Clock [J].Technology and Market,2020,27(1):121.[5]㊀潘文霞,谢晨,赵坤,等.计及护层环流的电缆温升分析故障定位方法研究[J].电机与控制学报,2021,25(1):38.PAN Wenxia,XIE Chen,ZHAO Kun,et al.Cable Temperature Rise Analysis and Fault Location Considering Sheath Circulation [J].Electric Machines and Control,2021,25(1):38.[6]㊀刘作鹏,丁亮,吴琼,等.一起66kV 电缆中间接头局部放电故障的检测与分析[J].东北电力技术,2020,41(6):50.LIU Zuopeng,DING Liang,WU Qiong,et al.Detection and Anal-ysis of Partial Discharge Fault on Intermediate Joint of 66kV Transmission Cable [J].Northeast Electric Power Technology,2020,41(6):50.[7]㊀赵学风,蒲路,琚泽立,等.XLPE 电力电缆附件局部放电测量与分析[J].电机与控制学报,2016,20(6):94.ZHAO Xuefeng,PU Lu,JU Zeli,et al.Measurement and Analy-sis of Partial Discharge of XLPE Power Cable Accessories [J].E-lectric Machines and Control,2016,20(6):94.[8]㊀杨鑫,刘真,梁振,等.电-热耦合作用下高压电缆接头运行中复合界面热应力分布的仿真计算[J].电机与控制学报,2020,24(10):100.YANG Xin,LIU Zhen,LIANG Zhen,et al.Simulation calcula-tion of thermal stress distribution of composite interface in opera-tion of high voltage cable joint under electro-thermal coupling [J].Electric Machines and Control,2020,24(10):100.[9]㊀乐彦杰,汪洋,郑新龙,等.交联聚乙烯与浸渍纸绝缘直流电缆接头电场分布[J].电机与控制学报,2019,23(2):75.LE Yanjie,WANG Yang,ZHENG Xinlong,et al.Electric field distributions in the joint of XLPE and mass impregnated HVDC ca-bles [J].Electric Machines and Control ,2019,23(2):75.[10]方春华,叶小源,杨司齐,等.水分对XLPE 电缆中间接头电场和击穿电压的影响[J /OL].华北电力大学学报,2021-03-231哈㊀尔㊀滨㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第27卷㊀03:1.FANG Chunhua,YE Xiaoyuan,YANG Siqi,et al.Effect of Mois-ture on Electric Field and Breakdown Voltage at XLPE Cable Inter-mediate Joint[J/OL].Journal of North China Electric Power Uni-versity,2021-03-03:1.[11]游佳斌,葛馨远,陈剑,等.10kV电缆中间接头测温防爆装置的研究与设计[J].自动化与仪器仪表,2020(11):153.YOU Jiabin,GE Xinyuan,CHEN Jian,et al.Research and Design of Temperature Measuring and Explosion-proof Device for10kV Cable Intermediate Joint[J].Automation&Instrumentation,2020(11):153.[12]许诚,江翰锋,郭春,等.电缆中间接头温度在线监测装置研制[J].电子制作,2020(21):96.XU Cheng,JIANG Hanfeng,GUO Chun,et al.On-Line Temper-ature Monitoring Equipment for Cable Joints[J].Practical Elec-tronics,2020(21):96.[13]徐虹,黄丽秋,娄建勇.35kV XLPE电缆中间接头典型缺陷三维电场仿真分析[J].浙江电力,2020,39(10):9.XU Hong,HUANG Liqiu,LOU Jianyong.Three-dimensional Elec-tric Field Simulation Analysis on Typical Defects of35k V XLPE Cable Joint[J].Zhejiang Electric Power,2020,39(10):9. [14]党卫军,孙奇珍,薛艺为,等.施工缺陷对超导电缆中间接头内电场分布的影响[J].电力工程技术,2020,39(5):23.DANG Weijun,SUN Qizhen,XUE Yiwei,et al.Influence of Con-struction Defects on Electric Field Distribution of Superconducting Cable Intermediate Joints[J].Electric Power Engineering Tech-nology,2020,39(5):23.[15]瞿敏.低压脉冲反射法在电缆故障测距中的应用及其相关问题研究[J].自动化技术与应用,2015,34(12):76.QU Min.Research on the Application of Low Voltage Pulse Re-flection Method in Cable Fault Location[J].Techniques of Auto-mation and Applications,2015,34(12):76.[16]邢海瀛,陈柏超,张亚迪,等.基于倒置电桥法的电力电缆故障定位[J].电力自动化设备,2008,28(3):18.XING Haiying,CHEN Baichao,ZHANG Yadi,,et al.Power Ca-ble Fault Locating Based on Inverse Bridge Method[J].Electric Power Automation Equipment,2008,28(3):18. 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电力电缆基本知识资料ppt课件
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
（３）绝缘层的材料
主要有： ◆ 油浸电缆纸； ◆ 塑料； ◆ 橡胶。
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导体结构：
导体也是电缆工作时的高压电极，而 且其表 面电场强度最大，如果局部有毛 刺则该处的电场强度会更大。因此，设 计和生产中以及使用部门在制作接头的 导体连接时，要解决的主要技术问题之 一就是力图使导体表面尽量做到光滑圆 整无毛刺， 以改善导体表面电场分布。
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线芯紧压后的作用： （1) 使外表面光滑，防止导丝效应，避免引 起电场集中； （2) 防止挤塑半导电屏蔽层时半导电料进入 线芯； （3) 可有效地防止水分顺线芯进入和扩散， 导体内水分是造成电缆水树和击穿的根源之 一，并将严重影响电缆的寿命，
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中空圆形线芯：
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扇形 线芯：ຫໍສະໝຸດ 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
弓形 线芯：
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海洋平台电力电缆绝缘在线监测分析
海洋平台电力电缆绝缘在线监测分析海洋石油平台中，电力电缆若出现故障，将对海洋平台的安全造成很大威胁，特别是电缆的绝缘，需采用正确的方法进行检测。
现阶段，在监测过程中，电力电缆绝缘还存在很多的问题有待解决，在诊断过程中，需采用先进的技术进行全面的分析。
本文以直流叠加法作为基础，针对电力电缆在线监测以及诊断过程中存在的问题，提出了相应的解决措施，旨在提升其监测和诊断水平，保障海洋平台的用电安全。
标签：电力电缆；直流叠加；绝缘在电力运行管理中，定期开展常规性的电缆预防试验十分重要，其能够及时检测电缆的绝缘情况，保障电气系统安全性和稳定性。
但是，很多预防性的试验是在离线状态下进行，需要在停电之后才能够实施，在实际生产中，很多大型的重要设备由于生产需要和设备特殊性不能够轻易的停电运作，导致定期试验很难按照原计划开展。
与此同时，在设备运行过程中以及停运之后，其状态有很大的差异，所检测出的电缆相关参数准确度不高，因此，能够在不停电状态下进行电力电缆绝缘在线监测和诊断对于海洋平台电力系统的正常运行十分重要。
1 电力电缆绝缘在线监测现状分析现阶段，海洋平台电力电缆绝缘在线监测的主要方法有以下几种：直流叠加法、直流分量法、低频电压叠加法、谐波分量法以及交流叠加法等，每种方法在电力电缆绝缘在线监测方面都有各自的优缺点，很多方法处于试验和探索的阶段，电力电缆绝缘在线监测和故障诊断还需要深入研究和不断完善。
2 现阶段高压电缆绝缘在线监测的方法研究现阶段，110kV至500kV的高压电力电缆绝缘的在线监测方式主要有以下几种：环流法以及接地电流法等。
其中，环流法指的是在线监测过程中，检查电缆的金属护套，查看是否存在接地故障；接地电流法主要是对电力电缆的主绝缘进行监测，查看是否受潮或者老化产生故障等。
两种方式都是通过电缆的接地电流判断是否存在绝缘故障。
在实际工程中，高压电力电缆的绝缘金属护套的接地结构主要将一个大段划分为三个小段，采用护套交叉以及互相换位方式。
OWTS电力电缆振荡波局部放电测试案例ppt课件
GB/T16927《高电压试验技术》； DL/T596《电力设备预防性试验规程》 DL/T 1576-2016 6kV～35kV 电缆振荡波局部放电测试方法
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测试步骤
1.拆头，保持足够的绝缘距离 2. 绝缘电阻测试 3.电缆全长测试包括接头的位置距离 4. 局放量校准，全长波速校准 5. 加压测试 6.数据分析，无需加密狗 7.生成报告
电力电缆振荡波局部放电测试案例
ohv diagnostic Location: Dresden, Germany
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概述
电力电缆局部放电量与电力电缆绝缘状况密切相关，局部放电量的 变化预示着电缆绝缘存在着可能危及电缆安全运行的缺陷。因此，国内 外许多专家、学者及一些国际电力权威机构一致推荐局部放电试验为绝 缘电力电缆绝缘状况评价的最佳方法，并作为及时发现电缆故障隐患、 预测电缆运行寿命、保障电缆安全可靠运行的重要手段。
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校准
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案例一：上海
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35kV XLPE 电 缆 ， 长 度为3313米，距离测 试端1020米处有一个 中间接头。经使用 OWTS M30系统检测 发 现 ： 该 电 缆 L1 相 在 1U0 时 放 电 量 达 到 560pC左右，1.7U0时 放 电 量 达 到 820pC 左 右，定位发现放电缺 陷就在接头处
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案例三 固原供电公司（2950米处有典型的柱状放电特征，对此处的接头进行 了重做处理，柱状消失，绝缘回升）
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With the new, central control of the „E-Tray“ the electronics for all these systems are in one sealed, independent enclosure. One tray serves all.
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Parameter Measuring range @ 80m/µs Pulse amplitude
„Real“ sample Rate Gain Pulse width Compensation ARMTrigger Delay time Distance depending de-attenuation ARMslide Close range resolution Memory Flash
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