[发明专利]基于10kV XLPE电缆的绝缘老化诊断系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于交联聚乙烯电缆绝缘老化分析与诊断技术领域，特别是一种基于10kV XLPE电缆的绝缘老化诊断系统及方法。

背景技术

城市电网电缆化程度是衡量城市电网技术水平的重要标志，亦是促进城市文明化进程迅速向前迈进、改善城市生活环境的必要手段。最近三十年来，国内外电力电缆各项技术迅速发展，特别是三层共挤生产工艺制造XLPE电缆技术的发展，使得XLPE电缆与充油电缆相比，有不需要供油设备、防火性能好、安装维护简单和机械电气性能好等优良性能，被越来越多的国家所采用。目前许多大城市敷设的电缆几乎都是XLPE电缆。国内电网2007年10kVXLPE电缆使用量达到40000km，推算各行业使用量达到120000km，高压电缆中仅北京地区共有220kV电缆线路64路164.1km，110kV电缆线路565路647.4km，国外以日本为例，22kV等级及以上电缆中，XLPE电缆占电缆敷设总量的70%以上，且有逐年增加的趋势。另外，高压XLPE电缆的价格非常昂贵，一次性投资费用比较大，电缆线路不易变动和分支。

近年来，随着城市现代化的发展，机组容量的不断增加，电力电缆在城网供电中所占的份额加重，在一些城市的市区逐步以敷设电缆取代架空输电线路；同时随着电缆数量的增多及运行时间的延长，以前敷设的XLPE电缆的老化故障频繁，造成绝缘击穿事故，甚至引起部分电网停电，给生产和人民生活带来中断和诸多不便，造成重大的经济损失。据统计，由水树枝老化造成XLPE电缆的绝缘击穿事故呈逐年上升趋势，水树枝已成为电力电缆安全运行的重大隐患。国内城网10～35kV系统中，地下使用的普通XLPE电缆，普遍在运行8至12年生长出大量水树，致使大量XLPE电缆发生因水树击穿造成的事故，寿命短，影响电网的安全运行。目前，对于XLPE电缆的水树老化检测，国内外已提出了多种方法，主要有：直流分量法、直流叠加法、交流叠加法、低频叠加法、介质损耗法和在线局部放电法等，且已经开发了相应的检测装置。这些方法中，各种方法各有优缺点，都不能很好地反映电缆绝缘的水树老化状态。近年来把水树作为老化诊断对象的离线诊断方法有交流激励式残留电荷法，但其主要缺点是残留电荷释放速度慢，特征量不明显。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提出一种基于10kV XLPE电缆的绝缘老化诊断系统及方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于10kV XLPE电缆的绝缘老化诊断系统，该系统包括有：含水树10kV XLPE电缆、直流电源、高压脉冲电源及数据采集处理单元，含水树10kV XLPE电缆芯线的一端通过导线分别连接开关S1、开关S2及开关S3的一端，开关S1的另一端连接直流电源，开关S2的另一端接地，开关S3的另一端连接高压脉冲电源，在靠近此端的含水树10kV XLPE电缆绝缘层外侧与地之间连接电阻R，在电阻R的两端连接数据采集处理单元，在靠近远离此端的另一端的含水树10kV XLPE电缆绝缘层外侧与地之间连接开关S4。

而且，所述数据采集处理单元包括常规的高速数据采集卡，高速数据采集卡采集电压直流分量信号后由计算机采用常规的数值积分方法处理进行时间积分运算，即可得到电压直流分量信号对应的残留电荷量。

一种基于10kV XLPE电缆的绝缘老化诊断系统的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

（1）对含水树10kV XLPE电缆施加负直流电压V_dc；即将开关S1和开关S4闭合，开关S2和开关S3断开，对含水树10kV XLPE电缆施加负直流电压V_dc；

（2）将电缆的高压侧接地；即将开关S1和开关S3断开，开关S2和开关S4闭合，陷阱电荷在接地放电过程中成为残留电荷；

（3）对含水树10kV XLPE电缆施加高压脉冲电压，即当开关S1、开关S2和开关S4断开，开关S3闭合时，施加高压脉冲电压，同时通过数据采集处理单元采集电阻R上的电压直流分量信号，并对电压直流分量进行时间积分运算，得到残留电荷量，

（4）根据残留电荷量判断含水树10kV XLPE电缆的水树老化程度。

而且，所述步骤（1）中负直流电压V_dc的大小及施加时间的设置为：对于投运时间在1-5年内的10kV电力电缆进行检测时，负直流电压V_dc可设置为-5kV，施加时间5min，对于运行时间在5年以上的10kV电力电缆，负直流电压V_dc可设置为-3.5kV，施加时间为2min。