[发明专利]高压交联聚乙烯电力电缆局部放电在线检测系统

说明书

技术领域

本发明属于高压交联聚乙烯电力电缆附件的局部放电在线检测技术领域，特别是一种高压交联聚乙烯电力电缆局部放电在线检测系统。

背景技术

随着我国城市电网改造和升级步伐的加快，电力电缆越来越多的应用于各电压等级的输、配电网中。目前，投入运行的110kV及以上高压电缆线路已达数千公里。近年来，交联聚乙烯电力电缆以其优越的电气性能，良好的热、机械效应，安装维护方便等特点被广泛应用于电力系统。投入运行后，由于在电缆生产、运输、安装及运行过程中引入的杂质、气泡、毛刺、凸起等缺陷原因，或长期受到水分、潮气、化学物质的侵蚀渗透，引发电缆绝缘老化，严重影响电缆运行寿命。在相当长的一段时期内，国内对高压交联聚乙烯电力电缆绝缘的检测多采用周期性的耐压试验。该方法对明显缺陷较有效，但是对于那些需发展数年才逐步显现老化迹象的绝缘薄弱点来说却无能为力。近年来，基于局部放电在线监测或检测技术的交联聚乙烯电力电缆绝缘诊断技术已越来越受到关注。局部放电指发生在电缆本体绝缘或附件中的非贯穿性放电现象。在局部放电过程中，电离出的电子、正负离子在电场力作用下获得较大能量，当它们撞击到绝缘材料时，可造成材料的化学键断裂，引发材料降解，绝缘加速老化。此外，放电点处的介质发热严重，可使绝缘材料烧焦或融化，导致介质电导及损耗增加，同样加速绝缘老化。局部放电过程还会产生许多活性生成物，腐蚀绝缘体，使介质性能劣化。而连续爆破性的放电以及由放电产生的高压气体都会使绝缘形成微裂，形成电树枝老化。可见，电力电缆的局部放电行为与其安全状态密切相关。通过在线监测或检测方法测量电缆的局部放电信息、进而判断电缆绝缘所处的工作状态对于电力运行部门意义重大。

对于交联聚乙烯电力电缆绝缘局部放电的检测研究开展已久，在上世纪60年代，已有研究人员和工程技术人员在此领域开展探索性工作。但是，由于110kV及以上电压等级的交联聚乙烯电力电缆开发成功时间较晚，服役时间至今不过30余年，不像充油电缆有50年以上成熟的使用经验并且具备完善的绝缘老化检测方法。因此，对于目前在我国已成为主流应用的交联聚乙烯电力电缆来讲，研制其相应的局部放电在线监测或检测手段，具有更加明显的工程意义。

交联聚乙烯电力电缆的局部放电检测与传感器技术的发展密不可分。经过近半个世纪的发展，局部放电的检测手段大为进步。事实上，工程人员在进行局部放电信号的检测时，总是利用局部放电发生时所产生的各类物理现象，包括声、光、电、热和化学效应等。目前，已被广泛应用的局部放电检测手段有脉冲电流法，电桥法，无线电干扰电压法，以及超声波法、红外测量等非电检测法。近年来，国内外研究人员和工程技术人员的关注点主要放在交联聚乙烯电力电缆局部放电的在线监测或检测技术。由于局部放电信号微弱，波形复杂多变，极易被背景噪声和外界电磁干扰噪声淹没，设计一种可有效抑制电磁噪声、拾取理想局部放电信号的传感器是进行局部放电在线检测的基础。目前，基于罗氏线圈原理的高频电流互感器已被广泛应用，通过合理选取铁氧体磁芯材料，优化绕线工艺和参数，已能够获得高信噪比的局部放电信号采集传感器。

在交联聚乙烯电力电缆系统中，由于电缆附件结构相对复杂，其电场分布很不均匀，是易于引发局部放电的薄弱点。研究表明，电力电缆的局部放电行为大多集中在附件中。因此，对交联聚乙烯电力电缆附件进行局部放电在线检测对认知电缆系统的安全性有着重要意义。目前，已有研究人员将电缆附件中发生的局部放电类型归为三大类，即电晕放电、沿面放电和内部放电。而每种放电类型对电缆绝缘的损害程度不同，如何简便快捷的区分放电属于哪一种类型，是运行人员十分关心的实际工程问题。

为了区分不同种类的放电类型，需首先对不同种类电缆绝缘缺陷引发的放电波形特征进行研究和规律，即局部放电特征提取。30多年来，以后多种放电特征提取方法被提出，包括：Φ－q－n谱图法，放电统计特征参数法，分形特征参数法，单次波形特征参数法、图像矩特征参数法等。上述方法均需对采集到的数据进行大量复杂的统计计算，耗时较长，适合于后台系统的辅助分析。对于在线检测实时获取测量信息和特征的场合，显得并不适用。采用更加简洁有效、计算耗时短的方法来区分放电类型，是电力电缆局部放电在线检测系统的要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提出一种高压交联聚乙烯电力电缆局部放电在线检测系统。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：