专利名称：一种大长度超高压交联电缆阻尼振荡波局部放电现场检测方法
技术领域：
本发明属于电力电缆状态检测技术领域，涉及一种大长度高压、超高压交联电缆线路局部放电现场检测方法，适用于110 (66)kV飞00 kV电压等级。
背景技术：
随着我国城市电网的不断改造，交联聚乙烯(XLPE，以下简称交联)电缆作为电力电缆工程的主流产品已经广泛应用于城市电网输配电线路中。 近十年来，交联电缆的敷设回路长度以超过15%的年平均增长率稳步增长。高压、超高压交联电缆线路已成为我国电网的重要组成部分，且大长度(国内最长220kV电缆线路为17. 77km)、大截面(导体线芯横截面积最大为3000mm2)。研究发现,局部放电(Partial Discharge,以下简称PD)作为电缆线路绝缘故障早期的主要表现形式，既是引起绝缘老化的主要原因，又是表征绝缘状况的主要特征参量。电网中高压、超高压交联电缆运行电压下采用ro带电检测/在线监测技术是国内外密切关注的技术热点，虽能在运行工况下获取线路ro变化趋势，但也存在ro测试数据未依据IEC标准精确量化引起计量困难和量化判据不统一，单一的检测电压不易发现更微小尺寸的绝缘缺陷，对背景噪声处理有较大技术难度，线路金属护套连接铜排交叉换位互联导致的局部放电信号分相精确定位困难等突出问题。交联电缆现场诊断性试验中推荐采用交流电压方式，主要有工频电压、超低频电压与变频电压试验。电网中交联电缆运行时电压频率就是工频，工频电压试验系统产生的电压从波形和频率上都是理想的，但由于交联电缆自身电容量较大，特别是高压、超高压电缆现场试验，要求试验系统容量大，导致系统设备体积和重量过大，难于运行现场实施。超低频电压试验与工频电压试验的有效性还尚无定论，且试验系统输出电压上限值较低，目前只适用于配网电缆试验。变频电压试验装置通过调频或调感谐振方式产生接近于工频的试验电压，与工频电压等效性最好，相对工频电压系统体积减小、重量减轻，但高压、超高压电缆现场试验用变频装置的体积和重量仍较大，供电容量要求偏高，受运行现场限制也存在设备运行、吊装的不便。常规的阻尼振荡波(Damped AC，以下简称DAC)局放检测技术用于现场H)检测的技术特征在于采用离线单端固定测量方式，即试验电压发生装置与ro检测仪器合并为一整套系统，单次检测试验系统只与电缆线路一侧端头连接，电压激励作用与ro信号采集在端头位置进行。荷兰、日本、德国与国内的众多学者研究结果已表明dac电压与工频正弦波电压等效性较好，可以作为H)试验的激励电压。DAC电压下高压交联电缆线路局部放电检测具有符合IEC标准校准要求(检测频带为IOkHf 500kHz)，放电水平精确量化，放电量值以PC为有效单位，放电脉冲与电压相位关联清晰，测试数据可比性强，便于统一评价判据等优点。相比工频与变频电压发生装置，DAC电压发生装置体积小、重量轻，功率需求�。阌谙殖“嵩擞氩贾�。
电缆线路相比于具有单元式结构特征的电力设备如变压器、互感器而言，其长度上分布式特征明显。交联电缆线路的分布式参数传输线特性致使其内部的ro信号沿电缆传播时，信号幅值呈指数衰减规律，波形发生明显的畸变，不再具有陡峭的上升沿及下降沿。线路越长，远离测试近端的放电源处放电脉冲衰减和畸变约严重，当线路长度超过3km时，DAC电压下基于IEC60270标准的离线式单端固定局放检测方法的有效性与适用性已很难满足绝缘性能检测与评价的要求，常规的DAC电压下单端固定局放检测方法要捕获数千米远的放电源产生的微弱H)信号十分困难。中国发明专利《电缆振荡波局部放电及故障定位的检测装置及方法》(申请号201210205908. 7)提出了一种电缆振荡波局部放电及故障定位的检测装置及方法，系统电源控制主机自动寻找系统谐振频率，并调整输出电压达到系统初始设定的试验电压值，用户可根据需求进行电缆耐压试验或阻尼振荡波局部放电检测试验，系统通过采集的电缆局部放电信号，并进行分析诊断、定位故障位置。然而该发明仍然存在上述缺陷，无法解决大长度下的检测要求。有鉴于此，本发明提供一种大长度超高压交联电缆阻尼振荡波局部放电现场检测 方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是克服DAC电压下大长度高压、超高压交联电缆线路局部放电现场检测方法的不足，填补国内大长度高压、超高压交联电缆线路状态检测的技术空白，提出一种大长度高压、超高压交联电缆线路局部放电现场检测方法，可在线路长度超过3km条件下检测出电缆及附件的H)信号，适用于110 (66) kV^ 500kV电压等级。本发明的技术方案是一种大长度超高压交联电缆阻尼振荡波局部放电现场检测方法，其特征在于，包括如下步骤
第一步骤，试验前，将被测的电缆线路A、B、C三相都与电网脱离；
第二步骤，将A、B、C三相电缆的绝缘接头处金属套交叉互联箱内换位铜排由交叉互联方式改为分相直联方式；
第三步骤，将被测电缆线路A相位于试验现场一侧的终端与振荡波电压发生装置及分压器的相连，被测电缆线路A相远端悬空，被测电缆线路非试验相两侧的终端相对地短接；第四步骤，在被测电缆线路A相两侧终端接地引出线以及接头处所有的接地箱或交叉互联箱内A相直联铜排上卡装I只高频脉冲电流耦合传感器，并连接信号输出线；
第五步骤，使用标准脉冲发生器从被测电缆线路A相终端注入校准信号；在这一步骤中，可以采用便携式高频局放检测仪，从近端开始沿电缆线路逐个终端及接头采集传感器的输出信号进行测量校准；或者采用分布式高频局放监测系统，每个终端或接头就近安装I台前级采集单元，沿电缆线路同步采集每一个传感器的输出信号进行测量校准；
第六步骤，使用电压发生装置采用阶梯升压方式输出衰减周期为300mS的阻尼振荡波电压，起始电压为电缆额定相电压UO的O. 5倍，每级升压IOkV ；
第七步骤，加压过程中，若检测到ro信号则当前的DAC试验电压连续作用N个周期，N为大于等于10的整数；若未检测到ro信号则继续阶梯升压直至1.4U0 ；
第八步骤，加压过程中，无论是采用便携式高频局放检测仪，从近端开始沿电缆线路逐个终端及接头采集传感器的输出ro脉冲电流信号，还是采用分布式高频局放监测系统沿电缆线路同步采集每一个传感器的输出脉冲电流信号，都要用示波器同时采集分压器的输出试验电压小信号；
第九步骤，N个电压周期结束后，对每个传感器采集的放电脉冲电流信号进行频域积分处理，计算ro量值，并绘制ro特征统计分布谱 第十步骤，在被测电缆线路B相与c相电缆上分别重复步骤三至九。如上所述的大长度超高压交联电缆阻尼振荡波局部放电现场检测方法，其特征在于用衰减周期为300ms的阻尼振荡波电压代替工频正弦波电压作为电缆线路的局部放电测试用激励电压。如上所述的大长度超高压交联电缆阻尼振荡波局部放电现场检测方法，其特征在于Η)量值采用脉冲电流频域积分方法计算，频域范围取IOkHz 500kHz，以pC为计量单位。如上所述的大长度超高压交联电缆阻尼振荡波局部放电现场检测方法，其特征在于ro特征统计分布谱图采用N个周期内ro量值、脉冲个数与试验电压相位3个参数来绘制。如上所述的大长度超高压交联电缆阻尼振荡波局部放电现场检测方法，其特征在于:N取值为20。·
本发明的有益效果是本发明可以克服DAC电压下大长度高压、超高压交联电缆线路局部放电现场检测方法的不足，填补国内大长度高压、超高压交联电缆线路状态检测的技术空白，可在线路长度超过3km条件下检测出电缆及附件的H)信号，适用于110 (66)kV 500kV电压等级。采用该方法可为高压、超高压交联电缆线路缺陷诊断、电缆绝缘健康状况评估提供技术支撑，进一步丰富、完善电缆运维单位电缆状态检测手段，为提升电缆线路运行可靠性提供有力保障。
图I为本发明的大长度超高压交联电缆线路局部放电现场检测方法流程图。图2为本发明的大长度超高压交联电缆线路阻尼振荡波电压下局部放电带电检测方法示意图。图3为本发明的大长度超高压交联电缆线路阻尼振荡波电压下局部放电分布式监测方法示意图。
具体实施例方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。图中标记说明，I-直流激励振荡式电压发生装置，2-阻容式分压器，3-电缆线路终端，4-终端的接地线，5-电缆线路中间接头，6-接头的分相直联铜排，7-电缆线路电缆本体,8-高频脉冲电流耦合传感器，9-便携式高频局放检测仪，10-示波器，11-分布式高频局放监测系统(含前级采集单元)。
本发明实施例提供的大长度高压、超高压交联电缆线路局部放电现场检测方法，其具体实施方法是
第一步骤试验前，被测的电缆线路A、B、C三相都与电网脱离。第二步骤A、B、C三相电缆的绝缘接头处金属套交叉互联箱内换位铜排由交叉互联方式改为分相直联方式。第三步骤被测电缆线路A相位于试验现场一侧的终端(近端)导体引出棒与直流激励振荡式电压发生装置及分压器的高压引线相连，远端的导体引出棒悬空。非试验相两侧的终端都用金属弓I线对地短接。第四步骤在A相电缆两侧终端接地引出线以及接头处所有的接地箱或交叉互联箱内A相直联铜排上卡装I只高频脉冲电流耦合传感器，并连接信号输出线。
第五步骤升压前，用标准脉冲发生器从A相终端注入校准信号。试验装备条件一般的电缆运维单位，建议采用便携式高频局放检测仪，从近端开始沿电缆线路逐个终端及接头采集传感器的输出信号进行测量校准；试验装备条件良好的电缆运维单位，建议采用分布式高频局放监测系统，每个终端或接头就近安装I台前级采集单元，沿电缆线路同步采集每一个传感器的输出信号进行测量校准。第六步骤电压发生装置采用阶梯升压方式输出衰减周期为300mS的阻尼振荡波电压，起始电压为电缆额定相电压U0的O. 5倍，每级升压10kV，直至ro起始电压(PDIV)或I. 4U0。第七步骤加压过程中，若检测到H)信号则当前的DAC试验电压连续作用20个周期；若未检测到ro信号则继续阶梯升压直至1.4u0。第八步骤加压过程中，无论是采用便携式高频局放检测仪，从近端开始沿电缆线路逐个终端及接头采集传感器的输出ro脉冲电流信号，还是采用分布式高频局放监测系统沿电缆线路同步采集每一个传感器的输出脉冲电流信号，都要用示波器同时采集分压器的输出试验电压小信号。第九步骤20个电压周期结束后，对每个传感器采集的放电脉冲电流信号进行频域积分处理，计算ro量值。取20个周期内ro量值、脉冲个数与试验电压相位3个参数绘制放电统计分布谱图。第十步骤在B相与C相电缆上分别重复步骤三至九。本实施例连续取了 20个周期的参数，在实际操作中，其连续加压的周期次数可以灵活调配，一般应该取10个或10个以上的周期为佳。本发明提供的大长度高压、超高压交联电缆线路局部放电现场检测方法，与现有技术的主要区别在于用衰减周期为300mS的阻尼振荡波电压代替工频正弦波电压作为电缆线路中潜在绝缘缺陷的局部放电测试用激励电压；加压过程中局放检测方式由离线单端固定测量改为沿线路中间接头的带电检测或分布式监测；信号拾取上，采用在电缆金属套引出线上卡装高频脉冲电流耦合传感器来取代与电缆终端并联的耦合电容器及检测阻抗；数据处理方面，H)量值采用脉冲电流频域积分方法计算，频域范围取IOkHz 500kHz,以pC为计量单位；数据分析方面，ro特征统计分布谱图采用20个周期内ro量值、脉冲个数与试验电压相位3个参数来绘制。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
权利要求
1.一种大长度超高压交联电缆阻尼振荡波局部放电现场检测方法，其特征在于，包括如下步骤 第一步骤，试验前，将被测的电缆线路A、B、C三相都与电网脱离； 第二步骤，将A、B、C三相电缆的绝缘接头处金属套交叉互联箱内换位铜排由交叉互联方式改为分相直联方式； 第三步骤，将被测电缆线路A相位于试验现场一侧的终端与振荡波电压发生装置及分压器的相连，被测电缆线路A相远端悬空，被测电缆线路非试验相两侧的终端相对地短接；第四步骤，在被测电缆线路A相两侧终端接地引出线以及接头处所有的接地箱或交叉互联箱内A相直联铜排上卡装I只高频脉冲电流耦合传感器，并连接信号输出线； 第五步骤，使用标准脉冲发生器从被测电缆线路A相终端注入校准信号；在这一步骤中，可以采用便携式高频局放检测仪，从近端开始沿电缆线路逐个终端及接头采集传感器的输出信号进行测量校准；或者采用分布式高频局放监测系统，每个终端或接头就近安装I台前级采集单元，沿电缆线路同步采集每一个传感器的输出信号进行测量校准； 第六步骤，使用电压发生装置采用阶梯升压方式输出衰减周期为300mS的阻尼振荡波电压，起始电压为电缆额定相电压U0的O. 5倍，每级升压IOkV ； 第七步骤，加压过程中，若检测到H)信号则当前的DAC试验电压连续作用N个周期，N为大于等于10的整数；若未检测到ro信号则继续阶梯升压直至I. 4U0 ； 第八步骤，加压过程中，无论是采用便携式高频局放检测仪，从近端开始沿电缆线路逐个终端及接头采集传感器的输出ro脉冲电流信号，还是采用分布式高频局放监测系统沿电缆线路同步采集每一个传感器的输出脉冲电流信号，都要用示波器同时采集分压器的输出试验电压小信号； 第九步骤，N个电压周期结束后，对每个传感器采集的放电脉冲电流信号进行频域积分处理，计算ro量值，并绘制ro特征统计分布谱图； 第十步骤，在被测电缆线路B相与c相电缆上分别重复步骤三至九。
2.根据权利要求I所述的大长度超高压交联电缆阻尼振荡波局部放电现场检测方法，其特征在于用衰减周期为300mS的阻尼振荡波电压代替工频正弦波电压作为电缆线路的局部放电测试用激励电压。
3.根据权利要求I所述的大长度超高压交联电缆阻尼振荡波局部放电现场检测方法，其特征在于Η)量值采用脉冲电流频域积分方法计算，频域范围取IOkHz 500kHz，以pC为计量单位。
4.根据权利要求I所述的大长度超高压交联电缆阻尼振荡波局部放电现场检测方法，其特征在于ro特征统计分布谱图采用N个周期内ro量值、脉冲个数与试验电压相位3个参数来绘制。
5.根据权利要求I所述的大长度超高压交联电缆阻尼振荡波局部放电现场检测方法，其特征在于N取值为20。
全文摘要
本发明提供一种大长度超高压交联电缆阻尼振荡波局部放电现场检测方法，该方法用衰减周期为300mS的阻尼振荡波电压代替工频正弦波电压作为电缆线路中潜在绝缘缺陷的局部放电测试用激励电压；加压过程中局放检测方式由离线单端固定测量改为沿线路中间接头的带电检测或分布式监测；信号拾取上，采用在电缆金属套引出线上卡装高频脉冲电流耦合传感器来取代与电缆终端并联的耦合电容器及检测阻抗；数据处理方面，PD量值采用脉冲电流频域积分方法计算。采用该方法可为高压、超高压交联电缆线路缺陷诊断、电缆绝缘健康状况评估提供技术支撑，进一步丰富、完善电缆运维单位电缆状态检测手段，为提升电缆线路运行可靠性提供有力保障。
文档编号G01R31/12GK102914733SQ20121046127
公开日2013年2月6日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者夏荣, 赵健康, 蒙绍新 申请人:中国电力科学研究院
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