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电缆运行状态下绝缘性能评价系统的研究应用

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成果主要完成人

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项目概况

立项背景、主要做法、功能效果(益)、创新亮点、实施应用前后效果(益)情况、推广价值及范围(简要介绍,1200字以内)。 1 立项背景 长期以来,为了防止事故的发生,对运行中的高压电缆需要定期进行预防性试验,这对保证电缆安全可靠的运行,防止事故发生起了很好的作用。但是,由于常规预防性实验通常是离线测试,且两次实验间隔时间过长,不易及时发现设备的绝缘缺陷,还会因拆装相关设备及停送电导致本可安全运行的设备发生故障,已不满足安全运行要求。 2 主要做法 电缆在运行状态下或在试验电压下(耐压试验)产生局部放电时,信号的瞬间放电脉冲(上升沿为ns级别)会产生宽带高频电磁信号向外辐射,电磁信号耦合至特高频电容式传感器转化为电压信号,经数据采集卡采样后传入设备主机的数据总线中。设备主机处理原始数据后,将原始数据及经数据处理模型处理获得的结果存入硬盘中,再调用模型数据库与测试结果进行对比分析获得监测结论,最后通过显示设备显示,并可生成检测报告。系统的拓扑结构图如下: 将两个特高频电容式传感器的一只紧密缠绕在待测电缆附件附近电缆外护套上,相同的另一个特高频电容式传感器安置在距该传感器及待测电缆2m左右的环境中同步检测环境干扰信号,工频传感器则放置在同一相待测电缆上,两高速采集通道能够同步采集精确,采集频率在1GHz以下局部放电信号,同步时间精度不大于1ns。利用双通道差分可实现去除环境引入的噪声。 分析处理模块通过放电量-相位谱图、特征置信区间、放电可信度、周期放电概率和放电量五个独立标准,定性和定量联合评判电缆局部放电及其严重程度。在确定电缆附件存在局部放电后,对局放源进行定位。 将两只相同的特高频传感器间隔2m及以上安置在同一根待检测电缆上,基于高精度数据同步采集获取的同一个电缆局部放电信号,从导出的数据中得到此时该信号的传播方向,利用短距离时差法比较信号传输时间差及幅值大小,若两次检测判定信号来源方向相反,则检测信号为被测电缆附件产生的信号,可以对该电缆附件进行成功定位;若两次检测判定信号来源方向一致,方向均由特高频传感器A指向特高频传感器B,则检测信号为该方向传播到此检测点的信号,可沿判定方向继续进行检测定位工作,直至找到信号源头,并对其准确定位。 特高频电缆局放信号方向判定原理图 3 功能效果 通过对运行中的电缆及其附件进行局部放电带电检测,来评估整个电缆系统的绝缘性能。通过开展特高频(UHF)频段带电电缆局部放电的研究,有效改进目前局放测试方法由于噪声干扰大、信号复杂,无法应用于现场测试的问题,完善高频电缆局放测试手段无法对放电和干扰进行方向判断和定位的状况。 4 创新亮点 1)提出了特高频宽频带局部放电信号的差分采集,成功的将特高频技术应用到了电缆局放带电测试中 2)引用基于统计学原理的数据处理原理,利用聚类分析法,减小人为判定误差 3)提出了短距离时差定向技术,可以对局部放电源进行预定位 5 实施应用效果 1)实施前:对运行中的高压电缆需要定期进行预防性试验,这对保证电缆安全可靠的运行,防止事故发生起了很好的作用。但是,由于常规预防性实验通常是离线测试,且两次实验间隔时间过长,不易及时发现设备的绝缘缺陷,还会因拆装相关设备及停送电导致安全运行的设备发生故障。 2)实施后:能够在电缆带电运行状态下对其进行特高频局部放电试验,可有效检测运行电缆绝缘性能的安全性,实现局部放电信号及噪声源的预定位,提高供电企业和电力用户对电缆故障的排查效率与精度,可实现真正意义上的电缆全寿命分析。全面开展电缆在线局部放电后,可有效避免电缆事故的发生,减小电缆故障导致的经济损失及人员伤亡。 6 推广应用价值及范围 包头供电局修试管理处对项目成果进行了现场实测和使用,开发的电缆带电运行状态下对其进行特高频局部放电检测的设备,能够有效检测电缆端部和中间接头处的局部放电,而且输出稳定、抗干扰能力强,检测装置使用以来产生了较大的经济效益和社会效益,已在包头供电局广泛使用。项目成果已经形成了特高频电缆局部放电检测装置使用说明书和现场试验方案,成果适用于不同电压等级的电缆,具备行业内全面推广的条件。