电力电缆在线监测与诊断

直流耐压试验 并测量泄漏电
流
主干线每年 一次
试验电压标准
类型 额定电压 U0（kV） 试验电压
15～35
4 U0
油纸
63～110
220
330
橡塑
2～35
2.6 U0
2.3 U0 2 U0 2.5 U0
电缆油的耐压 电缆油的 tgδ
2～3 年一次 2～3 年一次
运行中油不小于 45kV，新油不小于 50kV
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交联聚乙烯电缆的寿命
电压寿命极限
10
BDV; 10-20kV
8
No. of BD samples
额定
电压寿命
劣化
6
电压
极限
条件
3-6kVrms
a few years after
4
bridged water tree
initiation
11kVrms more than 22kVrms
Rated highest voltage
Insulation layer
Bridged water tree Un-bridged wate2r0tree
根据现场运行经验，水树枝劣化特性如下：
（l）仅发生在6kV以上的高压交联聚乙烯电缆中。
（2）从投运到破坏的时间需要数年至十几年，大多 数在10年以上。
（3）贯通绝缘体的水树枝状劣化，大部分能维持正 常工作电压以上的电压值，只有在发生脉冲电压等 异常电压时才产生破坏。
100-+2℃时，运行中油不大于 1%，新油不大
于 0.5%Fra Baidu bibliotek
说明 1kV 以上者用 2.5kV 兆欧表
加电压 5min,除塑 料电缆外，三相泄 漏电流的不平衡 系数应不大于 2
耐压试验用的标 准油杯
测 tgδ用的标准 油杯
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XLPE预试时不宜用直流耐压
• 运行后常有（电、水）树枝生成 • 直流耐压时沿树枝有电荷注入 • XLPE电阻率极高，短路时电荷放不完 • 再加交流时电场畸变，更易击穿
第五章 电力电缆在线监测 与诊断
On-line monitoring and fault diagnosis for power cable
1
本章内容
• 概述 • 电缆绝缘的劣化和诊断内容 • 电缆绝缘的在线监测 • 电缆的故障定位方法
2
§5.1 概述
什么是电力电缆？
电力传输通道
架空线 电力电缆
XLPE电缆所占比例 /% 98.2 95.3 90.7 57.9 42.7
16
电缆故障率 按电压等级
17
电缆故障率 按运行时间
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§5.2 电缆绝缘的劣化和诊断内容
电缆故障原因
B C
D
编号 电缆故障原因 比例
A
外力破坏
58%
A
B 附件制造质量缺陷 27%
C 敷设施工质量缺陷 12%
D 电缆本体质量缺陷 3%
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XLPE电缆
• 结构简单 • 无敷设落差限制 • 安装维护方便 • 1952年：发明XLPE材料 • 1957年：GE制成XLPE电缆 • 50年代末：第一代工艺 | 湿法交联 • 70年代末：第二代工艺 | 干式交联 • 80年代中后期：第三代工艺 | 净化材料,自动控制
8
电缆的种类
油纸绝缘电缆 气体绝缘电缆 塑料绝缘电缆
（4）环境温度高时，劣化进程加快。
因此对电力电缆绝缘本体进行故障监测是可行 的，也是必要的。
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§5.3 电缆绝缘的在线监测
电力电缆监测和诊断方法 • 离线方法 • 直流法 • 工频法 • 低频法 • 综合判断法
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对已运行油纸电力电缆的试验项目
项目
周期
标准
测量绝缘电阻 1～3 年一次
绝缘电阻的标准自行规定
水树枝劣化的监测方法：
BDV of cable with bridged WT
●Detection of bridged water tree On-line diagnostic methods
Electrical tree
●Detection of un-bridged water tree
Off-line diagnostic methods Insulation layer
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XLIE电缆的基本结构
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交联聚乙烯绝缘电缆结构示意图
1、导体 2、导体屏蔽 3、交联聚乙烯绝缘 4、绝缘屏蔽 5、金属屏蔽 6、填充 7、内衬层 8、铠装层 9、外护 套
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1. 导电线芯：高导电率材料，绞线承圆形或扇形截 面。
2. 绝缘层：高电阻率材料，tg、 低而电气强度Eb 高的油浸纸、橡皮或塑料。
3
为什么使用电缆？
使用电缆的优点
输电通道小 不受环境污染影响 可靠性高 对人身及周围环境干扰小 特殊应用环境
4
使用电缆的缺点
制造工艺复杂 造价高 施工维修麻烦
5
电力电缆发展简史
6
电力电缆的使用至今已有百余年历史。
1879年 爱迪生首次使用电缆实现地下输电。 1911年 德国敷设60kV高压电缆。 1913年 霍希施泰特研制成分相屏蔽电缆。 1981年 研制成1000kV的特高压电力电缆。
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塑料绝缘电缆
聚氯乙烯电缆 聚乙烯电缆 XLPE（交联聚乙烯电缆）
铜量/1000t 50 100 150
1 2
3 66 70 74 78 82 86
1. 电力电缆合计 2. XLPE电缆 3. 油纸电缆
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交联聚乙烯电缆
XLPE， cross linked polyethylene • 30余年历史 • 性能优良、工艺简单、安装方便 • 得到广泛应用
+α
After bridged water tree initiation (1 year or more ?) Immediately after or before bridged water tree initiation
2
0 5 10 15 20 25
AC breakdown voltage (kV)
3. 密封护套：保护绝缘线芯免受机械、水分、化学 等的损伤，有时外部还有保护覆盖层。
4. 半导体层的作用：均匀电场，它可以克服电晕及 游离放电，使芯线与绝缘层之间有良好的过渡。
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电缆敷设情况
电压等级 / kV 10 35
110 (66) 220 (330)
500
电缆总长度 / km
73,664 11,569 05,303 00,528 00,056
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XLPE几种停电预试方案
• 用超低频0.1Hz测tanδ及耐压 • 用交流（串联谐振）测tanδ及耐压 • 用振荡波试验耐压 • 测回复电压 • 测极化去极化电流 • 测损耗电流中的谐波分量
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