10kV电力电缆绝缘特性检测方法研究

10kV电力电缆绝缘特性检测方法研究

李凯

国网山东省电力公司淄博供电公司 山东 淄博 255000

摘要：目前，我国的电力发展迅速，科学技术的发展带动了电力工程建设的发展，对电力电缆线路交接试验中电缆绝缘电阻以及外护套和内衬层绝缘电阻试验进行了研究，分析了绝缘电阻的原理以及测量方法，通过理论研究和数值计算得到了电缆外护套和内衬层绝缘电阻的合理的技术规定，对相关标准和规范的修订提出了建议，并通过计算给出了电缆护套和内衬层材料的体积电阻率的最低要求值，供相关人员参考。

关键词：10kV电力电缆；绝缘特性；检测方法研究

引言

电力网络简称电网，它由输电和配电线路，变电站，变压器等其他组件组成。电网可将电力从发电厂输送到工业，商业和住宅消费者，满足其不断增长的电力需求。现代社会的发展早已离不开电力的支持，没有电力会使得政府、公司以及家庭的生活造成诸多不便，甚至造成不必要的经济损失。因此，维护电力网络的可靠与稳定能保证社会的正常运转着重要的意义。

1PD信号数据处理的定位研究

除了基于使用PD传感器数量考量的方法研究之上，还有一些学者着力于对PD信号数据处理的定位研究。一种高分辨率小波滤波算法，通过利用信号向量与噪声特征向量之间的正交性来提取在噪声环境中的PD脉冲信号，经过该算法滤波后的PD波形定位准确度明显变好。仿真结果分析表明，当使用XLPE电力电缆的传输线模型对电力电缆中的信号衰减和色散进行建模时，在有色背景噪声环境中比相位差方法具有更高的估计精度。然而，该研究的噪声环境设定为有色噪声环境，而不是实际生活中更加常见的白噪声环境。致力于中压地下电力电缆的定位，介绍了一种改进的多端局部放电定位算法，该算法采用分段相关技术和修剪平均数据滤波技术，提高局部放电定位算法的准确性。该算法首先执行离散小波变换以抑制噪声信号。接下来，使用分段相关技术通过对分段PD信号执行互相关处理来操纵局部放电信号，以减少存储器使用和算法执行时间。最后，将修剪的平均数据滤波技术应用于估计的PD位置值以估计新的PD位置值。修剪的平均数据滤波技术对估计的局部放电位置值进行统计过程控制，以便最小化估计的局部放电位置的误差。结果表明，分段相关修剪均值算法比基于多端相关的算法具有更好的准确性。然而，该方法需要事先收集大量的PD信号样本，同时处理大量样本也增加了算法的执行时间。考虑到使用多高频传感器对电力电缆PD定位的时候往往对其PD信号初值时刻的拾取精度无法准确把握的问题，提出了一个结合AIC(Akaike'sinformationcriterion)准则与时窗能量比的电力电缆PD信号初值时刻拾取技术以及在线监测方法。首先，通过使用时窗能量比检验出电力电缆PD信号大概发生的时窗。接着，在上一步所确定下来的时窗里面，求取与之相关的AIC准则曲线，然后利用AIC准则去准确获得电力电缆PD信号初至时刻。最后，在获得PD信号的初值时刻之后便可以使用相关PD定位公式求取电缆发生PD信号的具体位置。通过仿真实验，可以看出该方法具有一定的抗噪能力，所估计得出的PD信号位置准确度不错，在实际工程中具有一些参考价值。

210kV电力电缆绝缘特性检测方法研究

2.1接地电流方法

此法具体的操作是把电流的传感器于电缆接地线上装设，绝缘情况伴随接地的电流变化而改变，所以接地电流方法在全部监测方法当中最直观、最基本。此法的优点是装设检测的过程较为简单便利，将传感器装设于接地线上便可完成。此法的缺点是对传感器精准度与灵敏度的要求较高，在实施测量的时候，需断开另一端接地线，因此无法对运行中电缆绝缘的状况加以实时监测。

2.2谐波分量方法

此法是按照因水树枝所导致交联聚乙烯的电缆出现老化的时候，会于损耗的电流当中出现谐波的分量。经相关的研究发现，谐波的分量能将电缆老化的程度呈现出来。因水树枝非线性的伏安特征而使得出现谐波的分量，电缆老化的愈发严重，其损耗的电流畸变亦愈发厉害，含有谐波的分量会逐渐变大。经对谐波的分量信息加以分析，便能获取有效的电缆绝缘老化信息。此法的优点是监测的灵敏度仅与缺陷的电缆长度相关，电缆完好的部分并不能影响到监测的结果造成影响，外界的信号不易对其造成干扰。此法的缺点是于理论上能行，然而提取谐波的分量非常困难，通常不会选择此法。

2.3综合监测装置监测方法

设计一套综合监测装置通过低功耗、广覆盖、低成本、大容量的NB-IOT通信技术，实现电缆井的24h全天候监测，数据及时上存，故障电缆井及时发现处理，避免因巡查不到位而造成故障处理延后，扩大了故障范围，避免了不必要的损失

3分析与建议

3.1关于电缆绝缘电阻

由于在实践中对电缆绝缘电阻在耐压试验前后是否有明显变化存在争议，因此标准GB50150的条文解释中应该增加判定明显变化的适当规定或者在数据充分情况下规定一个合适的最低要求。标准GB50150—2016对直流电机绕组的绝缘电阻值规定为不低于0.5MΩ，悬式和支柱绝缘子的绝缘电阻值规定为不低于500MΩ。实际上由于电缆实际绝缘电阻绝对数值往往很大，建议可以对电缆交接试验的绝缘电阻明显变化解释为没有超过1个数量级的改变。

3.2关于外护套和内衬层电阻

由于理论上在其他条件不变时绝缘电阻与线路长度成反比，因此建议对电缆交接试验中电缆外护套以及内衬层(隔离套)的性能要求规定修改为：电力电缆外护套以及内衬层的绝缘电阻不应低于0.5MΩ·km。修改后的规定能够把电缆线路交接试验时线路长度的因素考虑在内，试验结果与判断值一致，不会造成矛盾。针对本文3.2小节中的示例，两次测量结果的计算值都是3.5MΩ·km，满足修改后的规定。通常单芯高压电力电缆外护套厚度在4～8mm，外径80～170mm。通过式(4)计算得到，对于高压电缆外护套材料的体积电阻率在环境温度下(40℃)应不小于5×1010Ω·m，该数值对于聚氯乙烯、聚乙烯以及阻燃型护套材料都是需要达到的指标，否则电缆交接试验时可能会出现护套以及内衬层绝缘电阻不合格。对于内衬层(隔离套)结构，主要是额定电压35kV以下的铠装电缆，结构种类复杂，只能大致估算其内衬层(隔离套)材料的体积电阻率，典型结构的计算结果表明中低压电力电缆内衬层(隔离套)材料的体积电阻率环境温度下(40℃)应不小于8×1010Ω·m，还稍高于高压电缆外护套材料的要求。

结语

本文对电力电缆PD定位的相关研究做了归纳并认真分析了这些研究的优缺点。从传感器数量上的选择来看，由于双端或三段传感器在实际应用中需要考虑其传感器之间的时间同步以及成本问题，基于单个传感器的定位方法在现实中运用相对会更加广泛。同时，对于PD信号数据处理的研究也极大地推动与丰富了点电力电缆PD定位的研究。

参考文献

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工程电气设备交接试验标准：GB50150—2016[S].北京：中国计划出版社，2016：41-42.

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