目前(qián)國內外對XLPE電力電纜絕緣在線檢(jiǎn)測的研究,己提出了(le)如下幾種方法:
1、直流分量法
直流分量(liàng)法是基於對XLPE電纜老(lǎo)化過程中產生的水樹枝的研究而提(tí)出的。實驗表明,對產生水樹枝的電纜施(shī)加交流電壓後,將產生與針電極的整(zhěng)流作用同向(xiàng)的直流電流分量。因此,如(rú)果運(yùn)行中的XLFE電纜的絕緣(yuán)體產生了水樹枝,則在運行中的交流電壓的作用(yòng)下(xià),由於水樹枝的整流(liú)作用將產生一個微弱的直流(liú)電流分量(nA級(jí))流過絕緣體。研(yán)究表明,水樹枝發展得(dé)越長,樹枝密度越大,流經電纜(lǎn)絕緣的電(diàn)流中的(de)直流成(chéng)分就越大。並且,XLPE電纜的直流分量與直流泄漏電(diàn)流具有較(jiào)好的相關性,兩者成比例互相增長。利用這些相關性,在電纜外屏蔽接地端串入一微直流電流檢測裝置,以(yǐ)檢測這一直流分量並以此來判斷電纜絕緣老化的方法,稱為直流分量法。直流分量法具有不需要專門的電(diàn)源裝置、不接(jiē)觸高壓(yā)部分即能進行測量的(de)優點(diǎn),但由於被測電流值小,很容易受雜(zá)散電流(liú)與護層絕緣電阻的影響。針對外護層電阻較(jiào)低,以(yǐ)及電纜屏蔽層與地之間產生的化學電動勢問題,有學者提出(chū)采用補償電勢的改進措施。即在回路中串聯一精密(mì)可(kě)調的(de)直流電動勢,然後采取對應的操作,進行兩次測量後計算得到實際的(de)直流分量值。
對直流分量法的評價,引用日本關東電氣保安協會對1200根(gēn)XLPE電纜進行測量得到(dào)的歸納性結論:
(1)當護層絕緣電阻為10MΩ以上而小於1000MΩ。時,準確的診斷出貫穿性的水(shuǐ)樹枝是可能的,但對於(yú)未貫穿水樹枝的診斷則是不確定的。
(2)護層絕緣電阻(zǔ)值低於幾兆歐時,診斷是困難的。
2、直流(liú)疊加法
此(cǐ)為開發於1977年的(de)電纜在線檢測法。實驗表(biǎo)明,將較低的直流電壓疊加到交流(liú)高壓上後,在線測(cè)得的(de)絕緣電阻與停電後加直流高壓時的測試結果很相近。因此,可以通過電纜所接的(de)電壓互感器(GPT)的中性點或其它方法,把一小的直流電壓疊加到運行中的XLPE電纜(lǎn)的導體線芯上(shàng),然(rán)後用高靈(líng)敏度的直流電流檢測裝置測定出流過電纜絕緣體(tǐ)的直流漏電流,以此來判定絕緣的老化程度。為了消除單向雜散幹擾電流對(duì)在線檢測數據的影響,采用分別疊加正、反向直流(liú)電動勢(shì)產生直流電流,然後對電流的(de)差值進行數據分析的方法。但是,當電纜護層絕緣電阻較(jiào)小,且存在電纜銅屏蔽接地化學電動(dòng)勢時,產生的直流幹擾電流有可能“淹沒”了疊加的直(zhí)流電流。對於這種情況同樣可以采用補償電動勢的(de)方法加以解決。直流疊加法的特(tè)點是抗(kàng)幹擾能力較強,能夠確切地檢測(cè)出貫穿水樹(shù)枝(zhī)地存在,但由於必須疊加直流電源到電纜芯線(xiàn)上,對於不同的地網需采用不(bú)同的疊加力式,而且必須仔細分析疊加電源後(hòu)帶來(lái)的影響。目前直流疊加法在國內也有應用,但主要應用於電網中性點不接地(dì)或經由消弧線圈接(jiē)地的10-35kV的線路上。對於中性點直接接地的電網則無法應用。
3、在線介質損耗角(jiǎo)正切法
在線介質損耗角正切法(fǎ)是對運行中電纜的tanδ值進行(háng)測量的方法。要求得電纜(lǎn)的tanδ必須知道(dào)電(diàn)壓與電流的相(xiàng)位。可以通過電壓互感器將運行電纜中的電壓信號取出,同(tóng)時用電流互感器將流過電(diàn)纜絕緣的工頻電流(liú)信號取出。比(bǐ)較兩者的相(xiàng)位,可求得電纜絕緣的介質(zhì)損耗(hào)角(jiǎo)正切(tanδ),以此判斷絕緣老化程度。由於XLPE電纜的tanδ值很小,該方法要求電壓傳感器和電流傳感器的角差穩定且需進(jìn)行精心的驗證。此外,如果XLPE電纜的銅屏蔽帶受腐蝕導致與電纜半導電層的接觸電阻的(de)增加,那麽,測得(dé)的tanδ隻是表征意義(yì)上的值而不是電纜絕緣本身(shēn)的值。這樣,采用tanδ法進行電(diàn)纜絕緣在線監測,更確(què)切的意義在於,可以通過考察電纜敷設之後的tanδ的增量來進行趨勢管理(lǐ)。
4、疊加低頻法
此方法(fǎ)將低頻電壓接入電纜高壓回路的(de)高壓端(duān)與地之間,從電(diàn)纜的接地線上測出低頻電流。由於電纜絕緣層可以看作R, C的並聯等值電路,當施加的電(diàn)壓為低頻時,流過絕緣層的容性電流(Ic=UwC)較工頻時小得多,而阻性電流卻無明顯的變化,因而較(jiào)易從接地線總低(dī)頻電流中分離出阻性分(fèn)量。一方麵可以計算得到阻(zǔ)性電(diàn)流所反映的電纜的絕緣電阻(zǔ),另(lìng)一方麵使得等值介質損耗角正切(qiē)較易測出(chū)。低頻疊加法需要將測量裝置在線地連接在高壓線上,因此必須考慮其運行的安全性。
5、在線局部放電法
電力電纜局部放電量與其絕緣狀況密切相關,局部放電(diàn)量的變化預示(shì)著電纜絕緣一定存在著可能(néng)危及電纜安全運行壽命的缺陷。國內(nèi)、外專家(jiā)學者、IEC,IEEE以及CIGRE等國際電力權威機構一致推薦局部放電試驗作為XLPE絕緣電力電纜絕緣狀況評(píng)價的最(zuì)佳方法。因此,通(tōng)過檢(jiǎn)測(cè)運行中的(de)電纜絕緣的局部放電,可以用來檢測電纜絕緣的局部缺陷。隨著現代傳感器技術,信號處理技術的快速發展,采用局部放電法作為(wéi)電纜絕緣在線監測的方(fāng)法現在已成為研究的熱點(diǎn)。應該來說,這種方法最具有發展前景,但對技術要求也較高,價格上也(yě)比較昂貴。常用的幾種局部放電方法有:用(yòng)局放儀測局部放電(diàn)量、電磁波法、超聲波法等。主要測量對象為電纜終端及(jí)連接盒。最近正活躍開展基於局部放電發生相位分布(PD圖譜)的圖譜識(shí)別進行絕緣異常和劣化的診斷。
6、接地線電流法
XLPE電纜(lǎn)的絕緣老化過(guò)程中,其電容量將發生變化,主(zhǔ)要表現為電(diàn)容量增(zēng)加的趨(qū)勢。電容量的(de)增加將(jiāng)導致接地線電流的增大。實驗證明這種變化是明顯的,如圖(tú)1所示。此外,加速老化試驗中還(hái)驗證了(le)交流擊穿電壓與接地線電流增量(liàng)△Ig有較好的相關(guān),如圖2所示。因此,在線檢測通過(guò)電纜(lǎn)接地線(xiàn)的電容電流的增量(liàng)△Ig的方法,以此來評估絕緣(yuán)的老化狀況(kuàng),此即為接地線電流法。在根據(jù)△Ig對絕緣的(de)狀況作出判斷時,需要用概率統計的角度來考慮。此外,可以(yǐ)根據曆年來的趨勢以及鄰相的數據等(děng)進行綜合分析。
從這幾種(zhǒng)在線監測方法中可以看出,電纜(lǎn)的在(zài)線(xiàn)監測實際上是進行(háng)一係列可測電參(cān)量的檢測,並以實驗得到的先驗數據與實際電纜絕緣特性之間的相關性為依據來判段電纜絕緣的狀況(kuàng)。
