论文XLPE电力电缆附件局部放电测量和分析是关于局部放电方面的论文题目、论文提纲、局部放电测试论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。
摘 要：为研究xLPE电力电缆附件现场常见典型缺陷的放电特征,在3根电缆实体上分别设计制作了中间接头尖刺、主绝缘划伤和终端头应力锥错位3种放电模型,建立了基于PDBase的局部放电测量分析系统.对比研究了3种典型缺陷的局部放电特征,分析了放电次数相位分布谱图Hn（φ）、放电最大幅值相位分布谱图Hqmax（φ）和放电幅值分布谱图H（q）3种统计特征.试验结果表明,不同缺陷类型其放电发展过程不尽相同,呈现的PRPD谱图、单个脉冲波形、相位分布趋势及统计特征区别明显；而同一缺陷在相同条件下其放电特征呈现出相似规律且重复性好；这些特征为进一步开展电缆附件放电机理研究及放电类型的模式识别提供了有力的试验依据.
关键词：XLPE；典型缺陷；局部放电；PRPD谱图；脉冲波形；统计分析
DOI：10.15938/j.eme.2016.06.012
中图分类号：TM 51 文献标志码：A 文章编号：1007-449X（2016）06-0094-08
0 引言
近年来,交联聚乙烯电力电缆（cross-linked po-lyethylene,XLPE）由于其质量轻、安装敷设容易、且具有良好的电气和耐热性能等优点被广泛应用于城市电网中.然而,实际运行中的XLPE电力电缆由于受安装工艺、敷设环境、外力破坏、使用情况等因素影响,导致绝缘缺陷,乃至绝缘击穿事故不断发生,其中以电缆中间接头和终端头附件绝缘故障的比例为多.
目前,国内采用预防性试验是保证电缆可靠运行的一个重要手段.然而,预防性试验存在试验周期长、停电试验结果不能准确反映运行状态下绝缘特征等缺点.此外,电缆绝缘下降是一个逐步发展的过程,在故障发生早期,由于局部缺陷引起的放电信号非常微弱,传统的预防性试验项目很难检测到异常信号,因此,单一的传统试验方法已无法满足城市电网安全运行需求.
局部放电（partial discharge,PD）是电缆绝缘故障早期的主要表现形式,它既是引起绝缘劣化的主要原因之一,又是表征绝缘状况的主要特征量.运行经验和研究均表明：电力电缆局部放电量和绝缘状况密切相关,局部放电量的变化预示着电缆绝缘一定程度上隐患缺陷的存在,是定量分析绝缘劣化程度的有效方法之一.因此,IEC、IEEE以及CIGRE等国际电力权威机构一致推荐PD试验作为XLPE电力电缆绝缘状况评价的最佳方法.
本文以现场XLPE电力电缆附件中常见的典型缺陷为研究对象,在三根YJLV22-8.7/10 kV、导体标称截面为3*95 mm2电缆实体设计制作了中间接头存在尖刺、主绝缘划伤以及终端应力锥错位三种缺陷试样；建立了基于脉冲电流法的局部放电检测系统,以及完善测量系统的抗干扰技术,对比研究了三种缺陷试样的局部放电特征,分析了局部放电次数相位分布谱图Hn（φ）、放电最大幅值相位分布谱图Hqmax（φ）和局部放电幅值分布谱图H（q）三种统计特征,为实现XLPE电力电缆有效的故障检测及分类提供了重要的试验依据.
1 XLPE电力电缆附件缺陷
1.1 缺陷设计
XLPE电力电缆在测试和运行期间,电缆本体、电缆中间接头、电缆终端接头的击穿概率依次递增.对于电缆本体,其中的缺陷是主绝缘内部的气隙、绝缘体和半导体存在的间隙以及半导体向绝缘中突出形成尖角等引起的缺陷；对于电缆中间接头和终端接头,其中的主要缺陷有橡胶和环氧分界面的缺陷、橡胶和XLPE分界面缺陷以及存在悬浮电极引发局部放电而造成的缺陷.表1将XLPE电缆常见实际缺陷和试验放电类型进行了对应.
依据表1所描述的实际缺陷和试验放电类型的对应关系,选择其中三种缺陷分别在三根YJLV22—8.7/10 kV三芯实体电缆上设计加工,最终得到的缺陷试样如图1所示.
图1（a）为制作中间接头时未处理的尖刺缺陷.实际电缆附件安装过程中,由于安装工艺、安装人员技术水平等因素导致中间接头或终端头形成局部突起或尖端,工作电压下,突出尖端部分形成高场强区,导致局部放电的产生.
图1（b）为中间接头制作过程中主绝缘划伤缺陷.当电缆中间接头或者终端制作过程中工艺不过关、制作流程不严谨等原因,常会划伤电缆主绝缘,而不被技术人员发现,最终变成气隙缺陷产生局部放电.
图1（c）为电缆终端头制作过程中应力锥错位缺陷.终端制作过程中,因屏蔽层的剥除,导致屏蔽层末端电场发生畸变,为了改善电场分布情况,一般使用预制式应力锥来降低屏蔽层电场的畸变程度,使之电场分布均匀.现场安装应力锥对尺寸要求精准,对技术人员水平要求甚高.近年来,已发生多起因应力锥安装错位导致沿面放电,最终发生终端头爆炸的事故.因此,这里将应力锥错位缺陷作为现场发生的典型故障类型进行局部放电研究.
1.2 PD测量系统
1）PD测量系统设计.如图2所示,为实验室内设计搭建的PD测量系统.图中U为220 V市电,T1、T2、T3分别为自耦调压器、隔离变压器、无局放高压试验变压器.T3额定电压为UN等于100 kV,额定功率SN等于10 kVA,100 kV以下放电量小于5 pc.水电组阻值为200 kΩ,用来限制试品击穿时流过的短路电流；耦合电容为100 pF；局放测量系统采用意大利产的TechImp PDBase系统,该系统可以记录放电PRPD谱图和单个放电脉冲波形,后处理软件具有信号特征提取、噪声干扰的剔除、专家系统识别及诊断等功能；此外,由于局放仪带宽有限,还采用一个50 Q的宽带无感电阻作为测量阻抗,通过示波器（DP04034,最高采样率达到2.5 GS/s,带宽为350MHz）进行宽带局放脉冲波形的采集.为检验测量阻抗的频率响应特性,利用阶跃波信号的陡下降沿（为2 ns）作为输入信号,并和经测量阻抗后的响应输出信号进行比较,检验系统的原理图以及输出波形如图3所示.
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参考文献：
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