教學(xué)第11講電力電纜在線檢測(cè)課件

第11講電力電纜在線檢測(cè)2022/11/26第11講電力電纜在線檢測(cè)第11講電力電纜在線檢測(cè)2022/11/22第11講電力電纜1主要內(nèi)容電力電纜基本知識(shí)電力電纜發(fā)展背景、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分類(lèi)，運(yùn)行情況等電力電纜的絕緣特征量、劣化機(jī)理電力電纜的檢測(cè)與故障診斷技術(shù)直流泄漏電流檢測(cè)技術(shù)局部放電在線檢測(cè)技術(shù)介質(zhì)損耗角正切tgδ的在線檢測(cè)技術(shù)其他檢測(cè)方法電力電纜的故障定位第11講電力電纜在線檢測(cè)主要內(nèi)容電力電纜基本知識(shí)第11講電力電纜在線檢測(cè)2電力電纜基本知識(shí)背景電力電纜主要用于發(fā)電廠、變電所、工礦企業(yè)的動(dòng)力引入/出線過(guò)海、過(guò)江、過(guò)鐵路等特殊部位，多采用電纜20世紀(jì)80年代初，隨著XLPE電纜的廣泛應(yīng)用，電力電纜與GIS一起成為城網(wǎng)改造的兩項(xiàng)重要舉措。電力電纜與架空線路相比，優(yōu)點(diǎn)是受氣候影響小，節(jié)省空間、安全可靠、隱蔽耐用，但成本較高第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)背景第11講電力電纜在線檢測(cè)3電力電纜基本知識(shí)類(lèi)型油浸紙絕緣電力電纜由木纖維紙和浸漬劑組成的復(fù)合絕緣。生產(chǎn)和運(yùn)行中均不可避免產(chǎn)生氣隙。耐電強(qiáng)度降低。橡皮絕緣電力電纜合成橡膠：丁苯橡膠、丁基橡膠、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯耐臭氧差，在電暈作用下會(huì)發(fā)生開(kāi)裂，擊穿場(chǎng)強(qiáng)較低。第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)類(lèi)型第11講電力電纜在線檢測(cè)4電力電纜基本知識(shí)聚氯乙烯絕緣電力電纜聚氯乙稀樹(shù)脂為基礎(chǔ)，配以增塑劑、穩(wěn)定劑、防老劑等極性材料，介損大，耐熱性低，耐電強(qiáng)度低，燃燒時(shí)產(chǎn)生有毒氣體。加工簡(jiǎn)單、生產(chǎn)率高、成本低、耐油、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好。第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)聚氯乙烯絕緣電力電纜第11講電力電纜在線檢測(cè)5電力電纜基本知識(shí)交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜（簡(jiǎn)稱(chēng)XLPE電纜）通過(guò)物理或化學(xué)方法將聚乙烯進(jìn)行交聯(lián)而成性能優(yōu)良、工藝簡(jiǎn)單、安裝方便、載流量大、耐熱性好；目前在配電網(wǎng)、輸電線中應(yīng)用廣泛并逐漸取代了傳統(tǒng)的油紙絕緣電纜，電壓等級(jí)已高達(dá)500kV.2km-220kV線路的造價(jià)可達(dá)上億元。第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜（簡(jiǎn)稱(chēng)XLPE電纜）第6電力電纜基本知識(shí)XLPE

油紙

橡皮

聚氯乙烯

溫度（正常/短路）

90/25075-80/22065-70/160絕緣電阻（歐×米）

1014-10151013-10151011-10131011-1012介電常數(shù)

2.34.03.0-4.58.0介損正切

0.00060.010.04-0.050.1不同電纜的參數(shù)對(duì)比第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)XLPE油紙橡皮聚氯乙烯溫度（正常/7電力電纜基本知識(shí)交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜結(jié)構(gòu)線芯、半導(dǎo)體屏蔽層、XLPE絕緣、鎧甲、護(hù)套等第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜結(jié)構(gòu)線芯、半導(dǎo)體屏蔽層8電力電纜基本知識(shí)交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜結(jié)構(gòu)第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜結(jié)構(gòu)第11講電力電纜在9電力電纜基本知識(shí)

電纜終端圖第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)電纜終端圖第11講電力電纜在線檢測(cè)10電力電纜基本知識(shí)GIS終端電纜圖第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)GIS終端電纜圖第11講電力電纜在線檢測(cè)11電力電纜基本知識(shí)中間接頭類(lèi)型第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)中間接頭類(lèi)型第11講電力電纜在線檢測(cè)12北京市高壓XLPE電纜的應(yīng)用情況截止到2001年6月，北京地區(qū)投運(yùn)的高壓電纜線路情況：220千伏電源電纜線路16路63.225公里220千伏聯(lián)絡(luò)電纜線路15路0.949公里110千伏電源電纜線路114路283.422公里110千伏聯(lián)絡(luò)電纜線路82路4.722公里（其中110千伏及以上充油電纜60多公里）XLPE電纜最早投運(yùn)于1988年9月，至今已運(yùn)行近20年。第11講電力電纜在線檢測(cè)北京市高壓XLPE電纜的應(yīng)用情況截止到2001年6月，北京地13電力電纜基本知識(shí)電纜敷設(shè)在隧道內(nèi)電纜敷設(shè)在磚槽內(nèi)第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)電纜敷設(shè)在隧道內(nèi)電纜敷設(shè)在磚槽內(nèi)第11講電力14電力電纜基本知識(shí)高壓XLPE電纜的一些事故情況隨著高壓電纜線路的逐年增加和投運(yùn)時(shí)間的逐年增長(zhǎng)，XLPE電纜存在的一些問(wèn)題已逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，事故也開(kāi)始不斷增加。特別是發(fā)生在電纜接頭中的絕緣擊穿事故呈上升趨勢(shì)。自從1997年北京發(fā)生了第一起超高壓電纜運(yùn)行故障以來(lái)，到目前共發(fā)生各類(lèi)故障15起，其中電纜接頭、終端故障13起，占87%。第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)高壓XLPE電纜的一些事故情況第11講電力電15故障統(tǒng)計(jì)第11講電力電纜在線檢測(cè)故障統(tǒng)計(jì)第11講電力電纜在線檢測(cè)16第11講電力電纜在線檢測(cè)第11講電力電纜在線檢測(cè)171、1997年花家地110千伏電纜投運(yùn)一年時(shí)應(yīng)力錐擊穿情況第11講電力電纜在線檢測(cè)1、1997年花家地110千伏電纜投運(yùn)一年時(shí)應(yīng)力錐擊穿情況18電纜表面爬電痕跡圖第11講電力電纜在線檢測(cè)電纜表面爬電痕跡圖第11講電力電纜在線檢測(cè)192、1999年11月紫竹院110千伏電纜應(yīng)力錐擊穿情況第11講電力電纜在線檢測(cè)2、1999年11月紫竹院110千伏電纜應(yīng)力錐擊穿情況第1120應(yīng)力錐擊穿解剖情況圖第11講電力電纜在線檢測(cè)應(yīng)力錐擊穿解剖情況圖第11講電力電纜在線檢測(cè)21擊穿點(diǎn)絕緣表面圖第11講電力電纜在線檢測(cè)擊穿點(diǎn)絕緣表面圖第11講電力電纜在線檢測(cè)223、2001年6月八里電纜本體擊穿情況圖第11講電力電纜在線檢測(cè)3、2001年6月八里電纜本體擊穿情況圖第11講電力電纜在線23電力電纜基本知識(shí)XLPE電力電纜劣化機(jī)理熱劣化：電纜運(yùn)行溫度超過(guò)材料允許溫度時(shí)，材料發(fā)生氧化分解等化學(xué)反應(yīng)，從而使電纜絕緣電阻和耐壓性能下降電氣劣化：絕緣內(nèi)部氣隙、絕緣和屏蔽層之間的空隙部位的電暈放電、屏蔽層上的尖狀突起等引發(fā)局部放電，并產(chǎn)生電樹(shù)枝，引起耐電強(qiáng)度下降第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)XLPE電力電纜劣化機(jī)理第11講電力電纜在線24XLPE電力電纜劣化機(jī)理水樹(shù)枝劣化：有機(jī)材料在長(zhǎng)時(shí)間受水浸漬將吸潮，在強(qiáng)電場(chǎng)作用下水分將呈樹(shù)枝狀侵蝕電纜，生成水樹(shù)枝化學(xué)性劣化：有機(jī)材料溶脹、溶解、龜裂、化學(xué)樹(shù)枝狀裂化。這些電纜的劣化都可以通過(guò)檢測(cè)直流泄漏電流和交流電壓下的tgδ和局部放電來(lái)判斷其絕緣狀況第11講電力電纜在線檢測(cè)XLPE電力電纜劣化機(jī)理第11講電力電纜在線檢測(cè)25電纜絕緣的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)直流法電纜絕緣層中產(chǎn)生的微量直流泄漏電流是內(nèi)部存在水樹(shù)的一個(gè)重要信息，電流大小和水樹(shù)長(zhǎng)度之間有一定相關(guān)性，以此可判斷水樹(shù)或絕緣的劣化程度。

第11講電力電纜在線檢測(cè)電纜絕緣的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)直流法第11講電力電纜在線檢測(cè)26直流成分法：將微電流測(cè)量裝置串接在電纜接地線中，該裝置的分辨率為0.2nA。護(hù)層電阻下降時(shí)，雜散電流會(huì)影響測(cè)量。直流成分法測(cè)量電路

<1nA，良好1-100nA，注意>100nA，不良第11講電力電纜在線檢測(cè)直流成分法：將微電流測(cè)量裝置串接在電纜接地線中，該裝置的分辨27研究表明，水樹(shù)枝發(fā)展越長(zhǎng)，直流分量電流也就越大，XLPE電纜的直流分量電流IDC與其直流泄露電流及交流擊穿電壓具有較好的相關(guān)性。即IDC增大時(shí)，常常說(shuō)明水樹(shù)枝的發(fā)展、泄露電流增大，這樣的絕緣劣化過(guò)程會(huì)導(dǎo)致交流擊穿電壓下降。直流分量法測(cè)得的電流極微弱，有時(shí)也不大穩(wěn)定，微小的干擾電流就會(huì)引起很大誤差。研究表明，這些干擾主要來(lái)自電纜的屏蔽層與大地之間的雜散電流，因雜散電流及真實(shí)的由水樹(shù)枝引起的電流，均經(jīng)過(guò)直流分量測(cè)量裝置，以至造成很大的誤差?？梢钥紤]采取旁路雜散電流或在雜散電流回路中串入電容將其阻斷等方法。第11講電力電纜在線檢測(cè)研究表明，水樹(shù)枝發(fā)展越長(zhǎng)，直流分量電流也就越大，XLPE電纜28直流疊加法：借助接地的電壓互感器的中性點(diǎn)處將直流電壓E1施加在電纜絕緣上交流電壓疊加，從而測(cè)量通過(guò)電纜絕緣層的微弱的nA級(jí)直流電流或其絕緣電阻。E1為10-50V。第11講電力電纜在線檢測(cè)直流疊加法：借助接地的電壓互感器的中性點(diǎn)處將直流電壓E1施加29并聯(lián)電容C1及L1是濾掉工頻和將工頻和直流電源隔開(kāi)，避免交流高壓對(duì)直流電源的影響測(cè)量回路L2和C2的作用也是濾去交流分量，使流經(jīng)測(cè)量裝置M2的只有直流分量當(dāng)水樹(shù)增加時(shí)直流疊加電流也增加。直流疊加法等效電路

Rm為M2的內(nèi)阻，Rs電纜外皮上防護(hù)層對(duì)地的絕緣電阻，R1為電纜的絕緣電阻，RB是整個(gè)母線系統(tǒng)的絕緣電阻第11講電力電纜在線檢測(cè)并聯(lián)電容C1及L1是濾掉工頻和將工頻和直流電源隔開(kāi)，避免交30tanδ法：從電壓互感器取電壓，用電流傳感器測(cè)流經(jīng)電纜絕緣的工頻電流，通過(guò)裝置測(cè)出電纜絕緣的tanδ，此信息反映出絕緣缺陷的平均程度。目前對(duì)介質(zhì)損耗角正切來(lái)衡量電纜絕緣老化還存在不同看法，有研究者認(rèn)為，僅能反映電纜吸水受潮的程度。第11講電力電纜在線檢測(cè)tanδ法：從電壓互感器取電壓，用電流傳感器測(cè)流經(jīng)電纜絕緣的31低頻法低頻成分法：由于水樹(shù)的存在，在電纜絕緣電流中還有低頻成分，其頻譜在10Hz尤其在3Hz以下?？蓽y(cè)低頻電流進(jìn)行診斷，低頻電流是nA級(jí)。低頻疊加法：將7.5Hz20V的低頻電壓在線加于電纜，在接地線中測(cè)微電流，算出電阻。第11講電力電纜在線檢測(cè)低頻法第11講電力電纜在線檢測(cè)32低頻成分電流頻譜低頻疊加法測(cè)得的絕緣電阻與擊穿電壓的關(guān)系第11講電力電纜在線檢測(cè)低頻成分電流頻譜低頻疊加法測(cè)得的絕緣電阻第11講電力電纜在線33電纜局部放電的檢測(cè)與油紙絕緣相比，XLPE電纜對(duì)局部放電非常敏感。局部放電會(huì)在XLPE電纜絕緣內(nèi)引起電樹(shù)枝擊穿，它是最危險(xiǎn)的劣化形式之一。電纜對(duì)局部放電要求非常嚴(yán)格，不超過(guò)10pC例如在3.2mm厚的XLPE電纜模型上實(shí)驗(yàn)時(shí)，擊穿電壓為36kV，當(dāng)已形成擊穿通道時(shí)，相應(yīng)的局放量?jī)H為3pC，5.6s后增至500pC，隨即發(fā)生擊穿。電纜發(fā)生局部放電的部位大多在接頭和終端部位。電纜局部放電監(jiān)測(cè)的主要困難是現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)重的干擾。第11講電力電纜在線檢測(cè)電纜局部放電的檢測(cè)第11講電力電纜在線檢測(cè)34電纜接頭盒上的監(jiān)測(cè)：監(jiān)測(cè)頻率可大于10M，可用差動(dòng)平衡電路和極性鑒別電路來(lái)抗干擾。電纜接頭盒上的監(jiān)測(cè)

第11講電力電纜在線檢測(cè)電纜接頭盒上的監(jiān)測(cè)：監(jiān)測(cè)頻率可大于10M，可用差動(dòng)平衡電路35高頻脈沖電流法傳感器采用寬帶羅哥夫斯基線圈第11講電力電纜在線檢測(cè)高頻脈沖電流法第11講電力電纜在線檢測(cè)36電容分壓器法電容分壓器監(jiān)測(cè)

靈敏度取決于分壓比：C1/(C1+C2)第11講電力電纜在線檢測(cè)電容分壓器法電容分壓器監(jiān)測(cè)

靈敏度取決于分壓比：C1/(C137高頻脈沖電流法和電容分壓器法較適合現(xiàn)場(chǎng)使用。電容分壓器法靈敏度最高，且有利于故障的定位。但其缺點(diǎn)是需要破壞電纜屏蔽層，在連接盒上插入內(nèi)電極等，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)還有一定困難。第11講電力電纜在線檢測(cè)高頻脈沖電流法和電容分壓器法較適合現(xiàn)場(chǎng)使用。第11講電力電纜38感應(yīng)傳感器法：原理：當(dāng)電纜屏蔽由多股螺旋狀帶繞成時(shí)，局放電流在屏蔽線上的電流可分為沿電纜和圍繞電纜的分量，切向電流產(chǎn)生軸向磁場(chǎng)，該磁力線在電纜外側(cè)，用線圈制成特高頻傳感器裝在電纜外。特點(diǎn)：方便安裝，可定位，400M測(cè)量頻率。感應(yīng)傳感器法第11講電力電纜在線檢測(cè)感應(yīng)傳感器法：感應(yīng)傳感器法第11講電力電纜在線檢測(cè)39VHF測(cè)量方法美國(guó)愛(ài)迪生公司研究發(fā)現(xiàn)：在帶狀屏蔽電纜中，局放信號(hào)中的甚高頻分量可被測(cè)到的距離為400－600m之內(nèi)，超高頻分量可被測(cè)到的距離為2m之內(nèi)。第11講電力電纜在線檢測(cè)VHF測(cè)量方法第11講電力電纜在線檢測(cè)40三、XPLE電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)的試驗(yàn)研究1、VHF鉗形傳感器的研制第11講電力電纜在線檢測(cè)三、XPLE電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)的試驗(yàn)研究1、VHF鉗形傳感41電流傳感器的幅頻特性曲線第11講電力電纜在線檢測(cè)電流傳感器的幅頻特性曲線第11講電力電纜在線檢測(cè)42VHF檢測(cè)系統(tǒng)組成及檢測(cè)效果驗(yàn)證第11講電力電纜在線檢測(cè)VHF檢測(cè)系統(tǒng)組成及檢測(cè)效果驗(yàn)證第11講電力電纜在線檢測(cè)43VHF傳感器與局部放電儀測(cè)試結(jié)果對(duì)比第11講電力電纜在線檢測(cè)VHF傳感器與局部放電儀測(cè)試結(jié)果對(duì)比第11講電力電纜在線檢測(cè)44檢測(cè)靈敏度小于5pC檢測(cè)效果優(yōu)于常規(guī)檢測(cè)法第11講電力電纜在線檢測(cè)檢測(cè)靈敏度小于5pC第11講電力電纜在線檢測(cè)452、UHF傳感器的研制第11講電力電纜在線檢測(cè)2、UHF傳感器的研制第11講電力電纜在線檢測(cè)463、分析軟件第11講電力電纜在線檢測(cè)3、分析軟件第11講電力電纜在線檢測(cè)474、模擬裝置第11講電力電纜在線檢測(cè)4、模擬裝置第11講電力電纜在線檢測(cè)48整體接線圖第11講電力電纜在線檢測(cè)整體接線圖第11講電力電纜在線檢測(cè)49局部放電模型氣泡放電尖板放電滑閃放電懸浮放電第11講電力電纜在線檢測(cè)局部放電模型氣泡放電第11講電力電纜在線檢測(cè)50尖板放電第11講電力電纜在線檢測(cè)尖板放電第11講電力電纜在線檢測(cè)51氣泡放電第11講電力電纜在線檢測(cè)氣泡放電第11講電力電纜在線檢測(cè)52滑閃放電第11講電力電纜在線檢測(cè)滑閃放電第11講電力電纜在線檢測(cè)53懸浮放電第11講電力電纜在線檢測(cè)懸浮放電第11講電力電纜在線檢測(cè)54四、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試情況1、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)第11講電力電纜在線檢測(cè)四、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試情況1、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)第11講電力電纜在線檢測(cè)55

現(xiàn)場(chǎng)中大一線和中大二線中間接頭井中的中間接頭分布情況第11講電力電纜在線檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)中大一線和中大二線中間接頭井中的中間接頭分布情562、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的線路數(shù)五條110kV高壓XLPE電力電纜21個(gè)中間接頭（其中12個(gè)充油式中間接頭，9個(gè)預(yù)制式中間接頭）第11講電力電纜在線檢測(cè)2、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的線路數(shù)五條110kV高壓XLPE電力電纜第1157澆注式中間接頭第11講電力電纜在線檢測(cè)澆注式中間接頭第11講電力電纜在線檢測(cè)58充油中間接頭第11講電力電纜在線檢測(cè)充油中間接頭第11講電力電纜在線檢測(cè)59測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)第11講電力電纜在線檢測(cè)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)第11講電力電纜在線檢測(cè)60測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)第11講電力電纜在線檢測(cè)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)第11講電力電纜在線檢測(cè)613、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果一號(hào)井中大二線B相160PC第11講電力電纜在線檢測(cè)3、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果一號(hào)井中大二線B相160PC第11講電力電纜62一號(hào)井中大二線A相約160PC第11講電力電纜在線檢測(cè)一號(hào)井中大二線A相約160PC第11講電力電纜在線檢測(cè)63一號(hào)井中大二線C相約300PC第11講電力電纜在線檢測(cè)一號(hào)井中大二線C相約300PC第11講電力電纜在線檢測(cè)64二號(hào)井中大一線A相約50PC第11講電力電纜在線檢測(cè)二號(hào)井中大一線A相約50PC第11講電力電纜在線檢測(cè)65二號(hào)井中大一線B相約50PC第11講電力電纜在線檢測(cè)二號(hào)井中大一線B相約50PC第11講電力電纜在線檢測(cè)66演講完畢，謝謝聽(tīng)講!再見(jiàn)，seeyouagain3rew2022/11/26第11講電力電纜在線檢測(cè)演講完畢，謝謝聽(tīng)講!再見(jiàn)，seeyouagain3rew67第11講電力電纜在線檢測(cè)2022/11/26第11講電力電纜在線檢測(cè)第11講電力電纜在線檢測(cè)2022/11/22第11講電力電纜68主要內(nèi)容電力電纜基本知識(shí)電力電纜發(fā)展背景、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分類(lèi)，運(yùn)行情況等電力電纜的絕緣特征量、劣化機(jī)理電力電纜的檢測(cè)與故障診斷技術(shù)直流泄漏電流檢測(cè)技術(shù)局部放電在線檢測(cè)技術(shù)介質(zhì)損耗角正切tgδ的在線檢測(cè)技術(shù)其他檢測(cè)方法電力電纜的故障定位第11講電力電纜在線檢測(cè)主要內(nèi)容電力電纜基本知識(shí)第11講電力電纜在線檢測(cè)69電力電纜基本知識(shí)背景電力電纜主要用于發(fā)電廠、變電所、工礦企業(yè)的動(dòng)力引入/出線過(guò)海、過(guò)江、過(guò)鐵路等特殊部位，多采用電纜20世紀(jì)80年代初，隨著XLPE電纜的廣泛應(yīng)用，電力電纜與GIS一起成為城網(wǎng)改造的兩項(xiàng)重要舉措。電力電纜與架空線路相比，優(yōu)點(diǎn)是受氣候影響小，節(jié)省空間、安全可靠、隱蔽耐用，但成本較高第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)背景第11講電力電纜在線檢測(cè)70電力電纜基本知識(shí)類(lèi)型油浸紙絕緣電力電纜由木纖維紙和浸漬劑組成的復(fù)合絕緣。生產(chǎn)和運(yùn)行中均不可避免產(chǎn)生氣隙。耐電強(qiáng)度降低。橡皮絕緣電力電纜合成橡膠：丁苯橡膠、丁基橡膠、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯耐臭氧差，在電暈作用下會(huì)發(fā)生開(kāi)裂，擊穿場(chǎng)強(qiáng)較低。第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)類(lèi)型第11講電力電纜在線檢測(cè)71電力電纜基本知識(shí)聚氯乙烯絕緣電力電纜聚氯乙稀樹(shù)脂為基礎(chǔ)，配以增塑劑、穩(wěn)定劑、防老劑等極性材料，介損大，耐熱性低，耐電強(qiáng)度低，燃燒時(shí)產(chǎn)生有毒氣體。加工簡(jiǎn)單、生產(chǎn)率高、成本低、耐油、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好。第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)聚氯乙烯絕緣電力電纜第11講電力電纜在線檢測(cè)72電力電纜基本知識(shí)交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜（簡(jiǎn)稱(chēng)XLPE電纜）通過(guò)物理或化學(xué)方法將聚乙烯進(jìn)行交聯(lián)而成性能優(yōu)良、工藝簡(jiǎn)單、安裝方便、載流量大、耐熱性好；目前在配電網(wǎng)、輸電線中應(yīng)用廣泛并逐漸取代了傳統(tǒng)的油紙絕緣電纜，電壓等級(jí)已高達(dá)500kV.2km-220kV線路的造價(jià)可達(dá)上億元。第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜（簡(jiǎn)稱(chēng)XLPE電纜）第73電力電纜基本知識(shí)XLPE

油紙

橡皮

聚氯乙烯

溫度（正常/短路）

90/25075-80/22065-70/160絕緣電阻（歐×米）

1014-10151013-10151011-10131011-1012介電常數(shù)

2.34.03.0-4.58.0介損正切

0.00060.010.04-0.050.1不同電纜的參數(shù)對(duì)比第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)XLPE油紙橡皮聚氯乙烯溫度（正常/74電力電纜基本知識(shí)交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜結(jié)構(gòu)線芯、半導(dǎo)體屏蔽層、XLPE絕緣、鎧甲、護(hù)套等第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜結(jié)構(gòu)線芯、半導(dǎo)體屏蔽層75電力電纜基本知識(shí)交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜結(jié)構(gòu)第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜結(jié)構(gòu)第11講電力電纜在76電力電纜基本知識(shí)

電纜終端圖第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)電纜終端圖第11講電力電纜在線檢測(cè)77電力電纜基本知識(shí)GIS終端電纜圖第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)GIS終端電纜圖第11講電力電纜在線檢測(cè)78電力電纜基本知識(shí)中間接頭類(lèi)型第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)中間接頭類(lèi)型第11講電力電纜在線檢測(cè)79北京市高壓XLPE電纜的應(yīng)用情況截止到2001年6月，北京地區(qū)投運(yùn)的高壓電纜線路情況：220千伏電源電纜線路16路63.225公里220千伏聯(lián)絡(luò)電纜線路15路0.949公里110千伏電源電纜線路114路283.422公里110千伏聯(lián)絡(luò)電纜線路82路4.722公里（其中110千伏及以上充油電纜60多公里）XLPE電纜最早投運(yùn)于1988年9月，至今已運(yùn)行近20年。第11講電力電纜在線檢測(cè)北京市高壓XLPE電纜的應(yīng)用情況截止到2001年6月，北京地80電力電纜基本知識(shí)電纜敷設(shè)在隧道內(nèi)電纜敷設(shè)在磚槽內(nèi)第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)電纜敷設(shè)在隧道內(nèi)電纜敷設(shè)在磚槽內(nèi)第11講電力81電力電纜基本知識(shí)高壓XLPE電纜的一些事故情況隨著高壓電纜線路的逐年增加和投運(yùn)時(shí)間的逐年增長(zhǎng)，XLPE電纜存在的一些問(wèn)題已逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，事故也開(kāi)始不斷增加。特別是發(fā)生在電纜接頭中的絕緣擊穿事故呈上升趨勢(shì)。自從1997年北京發(fā)生了第一起超高壓電纜運(yùn)行故障以來(lái)，到目前共發(fā)生各類(lèi)故障15起，其中電纜接頭、終端故障13起，占87%。第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)高壓XLPE電纜的一些事故情況第11講電力電82故障統(tǒng)計(jì)第11講電力電纜在線檢測(cè)故障統(tǒng)計(jì)第11講電力電纜在線檢測(cè)83第11講電力電纜在線檢測(cè)第11講電力電纜在線檢測(cè)841、1997年花家地110千伏電纜投運(yùn)一年時(shí)應(yīng)力錐擊穿情況第11講電力電纜在線檢測(cè)1、1997年花家地110千伏電纜投運(yùn)一年時(shí)應(yīng)力錐擊穿情況85電纜表面爬電痕跡圖第11講電力電纜在線檢測(cè)電纜表面爬電痕跡圖第11講電力電纜在線檢測(cè)862、1999年11月紫竹院110千伏電纜應(yīng)力錐擊穿情況第11講電力電纜在線檢測(cè)2、1999年11月紫竹院110千伏電纜應(yīng)力錐擊穿情況第1187應(yīng)力錐擊穿解剖情況圖第11講電力電纜在線檢測(cè)應(yīng)力錐擊穿解剖情況圖第11講電力電纜在線檢測(cè)88擊穿點(diǎn)絕緣表面圖第11講電力電纜在線檢測(cè)擊穿點(diǎn)絕緣表面圖第11講電力電纜在線檢測(cè)893、2001年6月八里電纜本體擊穿情況圖第11講電力電纜在線檢測(cè)3、2001年6月八里電纜本體擊穿情況圖第11講電力電纜在線90電力電纜基本知識(shí)XLPE電力電纜劣化機(jī)理熱劣化：電纜運(yùn)行溫度超過(guò)材料允許溫度時(shí)，材料發(fā)生氧化分解等化學(xué)反應(yīng)，從而使電纜絕緣電阻和耐壓性能下降電氣劣化：絕緣內(nèi)部氣隙、絕緣和屏蔽層之間的空隙部位的電暈放電、屏蔽層上的尖狀突起等引發(fā)局部放電，并產(chǎn)生電樹(shù)枝，引起耐電強(qiáng)度下降第11講電力電纜在線檢測(cè)電力電纜基本知識(shí)XLPE電力電纜劣化機(jī)理第11講電力電纜在線91XLPE電力電纜劣化機(jī)理水樹(shù)枝劣化：有機(jī)材料在長(zhǎng)時(shí)間受水浸漬將吸潮，在強(qiáng)電場(chǎng)作用下水分將呈樹(shù)枝狀侵蝕電纜，生成水樹(shù)枝化學(xué)性劣化：有機(jī)材料溶脹、溶解、龜裂、化學(xué)樹(shù)枝狀裂化。這些電纜的劣化都可以通過(guò)檢測(cè)直流泄漏電流和交流電壓下的tgδ和局部放電來(lái)判斷其絕緣狀況第11講電力電纜在線檢測(cè)XLPE電力電纜劣化機(jī)理第11講電力電纜在線檢測(cè)92電纜絕緣的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)直流法電纜絕緣層中產(chǎn)生的微量直流泄漏電流是內(nèi)部存在水樹(shù)的一個(gè)重要信息，電流大小和水樹(shù)長(zhǎng)度之間有一定相關(guān)性，以此可判斷水樹(shù)或絕緣的劣化程度。

第11講電力電纜在線檢測(cè)電纜絕緣的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)直流法第11講電力電纜在線檢測(cè)93直流成分法：將微電流測(cè)量裝置串接在電纜接地線中，該裝置的分辨率為0.2nA。護(hù)層電阻下降時(shí)，雜散電流會(huì)影響測(cè)量。直流成分法測(cè)量電路

<1nA，良好1-100nA，注意>100nA，不良第11講電力電纜在線檢測(cè)直流成分法：將微電流測(cè)量裝置串接在電纜接地線中，該裝置的分辨94研究表明，水樹(shù)枝發(fā)展越長(zhǎng)，直流分量電流也就越大，XLPE電纜的直流分量電流IDC與其直流泄露電流及交流擊穿電壓具有較好的相關(guān)性。即IDC增大時(shí)，常常說(shuō)明水樹(shù)枝的發(fā)展、泄露電流增大，這樣的絕緣劣化過(guò)程會(huì)導(dǎo)致交流擊穿電壓下降。直流分量法測(cè)得的電流極微弱，有時(shí)也不大穩(wěn)定，微小的干擾電流就會(huì)引起很大誤差。研究表明，這些干擾主要來(lái)自電纜的屏蔽層與大地之間的雜散電流，因雜散電流及真實(shí)的由水樹(shù)枝引起的電流，均經(jīng)過(guò)直流分量測(cè)量裝置，以至造成很大的誤差?？梢钥紤]采取旁路雜散電流或在雜散電流回路中串入電容將其阻斷等方法。第11講電力電纜在線檢測(cè)研究表明，水樹(shù)枝發(fā)展越長(zhǎng)，直流分量電流也就越大，XLPE電纜95直流疊加法：借助接地的電壓互感器的中性點(diǎn)處將直流電壓E1施加在電纜絕緣上交流電壓疊加，從而測(cè)量通過(guò)電纜絕緣層的微弱的nA級(jí)直流電流或其絕緣電阻。E1為10-50V。第11講電力電纜在線檢測(cè)直流疊加法：借助接地的電壓互感器的中性點(diǎn)處將直流電壓E1施加96并聯(lián)電容C1及L1是濾掉工頻和將工頻和直流電源隔開(kāi)，避免交流高壓對(duì)直流電源的影響測(cè)量回路L2和C2的作用也是濾去交流分量，使流經(jīng)測(cè)量裝置M2的只有直流分量當(dāng)水樹(shù)增加時(shí)直流疊加電流也增加。直流疊加法等效電路

Rm為M2的內(nèi)阻，Rs電纜外皮上防護(hù)層對(duì)地的絕緣電阻，R1為電纜的絕緣電阻，RB是整個(gè)母線系統(tǒng)的絕緣電阻第11講電力電纜在線檢測(cè)并聯(lián)電容C1及L1是濾掉工頻和將工頻和直流電源隔開(kāi)，避免交97tanδ法：從電壓互感器取電壓，用電流傳感器測(cè)流經(jīng)電纜絕緣的工頻電流，通過(guò)裝置測(cè)出電纜絕緣的tanδ，此信息反映出絕緣缺陷的平均程度。目前對(duì)介質(zhì)損耗角正切來(lái)衡量電纜絕緣老化還存在不同看法，有研究者認(rèn)為，僅能反映電纜吸水受潮的程度。第11講電力電纜在線檢測(cè)tanδ法：從電壓互感器取電壓，用電流傳感器測(cè)流經(jīng)電纜絕緣的98低頻法低頻成分法：由于水樹(shù)的存在，在電纜絕緣電流中還有低頻成分，其頻譜在10Hz尤其在3Hz以下?？蓽y(cè)低頻電流進(jìn)行診斷，低頻電流是nA級(jí)。低頻疊加法：將7.5Hz20V的低頻電壓在線加于電纜，在接地線中測(cè)微電流，算出電阻。第11講電力電纜在線檢測(cè)低頻法第11講電力電纜在線檢測(cè)99低頻成分電流頻譜低頻疊加法測(cè)得的絕緣電阻與擊穿電壓的關(guān)系第11講電力電纜在線檢測(cè)低頻成分電流頻譜低頻疊加法測(cè)得的絕緣電阻第11講電力電纜在線100電纜局部放電的檢測(cè)與油紙絕緣相比，XLPE電纜對(duì)局部放電非常敏感。局部放電會(huì)在XLPE電纜絕緣內(nèi)引起電樹(shù)枝擊穿，它是最危險(xiǎn)的劣化形式之一。電纜對(duì)局部放電要求非常嚴(yán)格，不超過(guò)10pC例如在3.2mm厚的XLPE電纜模型上實(shí)驗(yàn)時(shí)，擊穿電壓為36kV，當(dāng)已形成擊穿通道時(shí)，相應(yīng)的局放量?jī)H為3pC，5.6s后增至500pC，隨即發(fā)生擊穿。電纜發(fā)生局部放電的部位大多在接頭和終端部位。電纜局部放電監(jiān)測(cè)的主要困難是現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)重的干擾。第11講電力電纜在線檢測(cè)電纜局部放電的檢測(cè)第11講電力電纜在線檢測(cè)101電纜接頭盒上的監(jiān)測(cè)：監(jiān)測(cè)頻率可大于10M，可用差動(dòng)平衡電路和極性鑒別電路來(lái)抗干擾。電纜接頭盒上的監(jiān)測(cè)

第11講電力電纜在線檢測(cè)電纜接頭盒上的監(jiān)測(cè)：監(jiān)測(cè)頻率可大于10M，可用差動(dòng)平衡電路102高頻脈沖電流法傳感器采用寬帶羅哥夫斯基線圈第11講電力電纜在線檢測(cè)高頻脈沖電流法第11講電力電纜在線檢測(cè)103電容分壓器法電容分壓器監(jiān)測(cè)

靈敏度取決于分壓比：C1/(C1+C2)第11講電力電纜在線檢測(cè)電容分壓器法電容分壓器監(jiān)測(cè)

靈敏度取決于分壓比：C1/(C1104高頻脈沖電流法和電容分壓器法較適合現(xiàn)場(chǎng)使用。電容分壓器法靈敏度最高，且有利于故障的定位。但其缺點(diǎn)是需要破壞電纜屏蔽層，在連接盒上插入內(nèi)電極等，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)還有一定困難。第11講電力電纜在線檢測(cè)高頻脈沖電流法和電容分壓器法較適合現(xiàn)場(chǎng)使用。第11講電力電纜105感應(yīng)傳感器法：原理：當(dāng)電纜屏蔽由多股螺旋狀帶繞成時(shí)，局放電流在屏蔽線上的電流可分為沿電纜和圍繞電纜的分量，切向電流產(chǎn)生軸向磁場(chǎng)，該磁力線在電纜外側(cè)，用線圈制成特高頻傳感器裝在電纜外。特點(diǎn)：方便安裝，可定位，400M測(cè)量頻率。感應(yīng)傳感器法第11講電力電纜在線檢測(cè)感應(yīng)傳感器法：感應(yīng)傳感器法第11講電力電纜在線檢測(cè)106VHF測(cè)量方法美國(guó)愛(ài)迪生公司研究發(fā)現(xiàn)：在帶狀屏蔽電纜中，局放信號(hào)中的甚高頻分量可被測(cè)到的距離為400－600m之內(nèi)，超高頻分量可被測(cè)到的距離為2m之內(nèi)。第11講電力電纜在線檢測(cè)VHF測(cè)量方法第11講電力電纜在線檢測(cè)107三、XPLE電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)的試驗(yàn)研究1、VHF鉗形傳感器的研制第11講電力電纜在線檢測(cè)三、XPLE電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)的試驗(yàn)研究1、VHF鉗形傳感108電流傳感器的幅頻特性曲線第11講電力電纜在線檢測(cè)電流傳感器的幅頻特性曲線第11講電力電纜在線檢測(cè)109VHF檢測(cè)系統(tǒng)組成及檢測(cè)效果驗(yàn)證第11講電力電纜在線檢測(cè)VHF檢測(cè)系統(tǒng)組成及檢測(cè)效果驗(yàn)證第11講電力電纜在線檢測(cè)110VHF傳