[00146584]基于声电法的电力电缆绝缘缺陷检测诊断技术研究

一般认为交联聚乙烯（Cross Linked Polyethylene,XLPE）电力电缆在正常环境中的寿命为 30 年左右,然而受敷设环境与使用状态的影响,运行中的电缆线路也常常出现一些绝缘击穿闪络的严重事故。导致电力电缆线路运行绝缘故障的原因可大致划分为四大类型：外力破坏、电缆附件制造质量、电缆敷设安装质量和电缆本体制造质量,各自所占比重分别为 58%,27%,12%和 3%[,若不计外力破坏引发的故障,电力电缆线路故障率和多数电力设备一样,投入运行初期（1～5 年内）容易发生运行故障,主要原因是电缆及附件产品质量和电缆敷设安装质量问题;运行中期（5～25 年内）,电缆本体和附件基本进入稳定时期,线路运行故障率较低,故障主要原因是电缆本体绝缘树枝状老化击穿和附件进潮而发生复合介质沿面放电;运行后期（25 年后）,电缆本体绝缘树枝老化、电－热老化以及附件材料老化加剧,电力电缆运行故障率大幅上升。 保证高压电缆可靠运行的一个重要手段就是对高压电缆绝缘进行检测。过去,我国广泛采用的是预防性试验的方法,因此从本质上来说是一种离线检测。这种停电试验的传统方法所暴露出来的诸如检修周期长,大量耗费人力、物力等种种弊端已愈来愈不能适应电力生产和供应的实际需要。如何做到不需要停电就能实现对高压电缆接头的绝缘检测是近年来新的研究热点。高压电缆在线检测技术也将成为高压电缆绝缘诊断的必然发展趋势。因此,通过找出表征电缆绝缘良好程度的特征信号及其判据并准确、有效地判断出运行中的电缆绝缘是否被击穿,是高压电缆绝缘在线检测技术的关键,也关系到对高压电缆的检测从预防性阶段到预知性阶段的成功转变,从而实现电力电缆的安全可靠供电和突发性事故的减少。 局部放电（Partial Discharge, PD）是电缆绝缘故障早期的主要表现形式,它既是引起绝缘劣化的主要原因之一,又是表征绝缘状况的主要特征量。运行经验和研究均表明：电力电缆局部放电量与电力电缆绝缘状况密切相关,局部放电量的变化预示着电缆绝缘一定程度上反映潜在隐患缺陷的存在,是定量分析绝缘劣化程度的有效方法之一。因此,IEC、IEEE以及 CIGRE 等国际电力权威机构一致推荐 PD 试验是作为 XLPE 绝缘电力电缆绝缘状况评价的最佳方法。 XLPE电力电缆的PD将引起电缆绝缘内电树的产生和扩展,并加速绝缘的劣化,最终导致绝缘击穿;而电缆附件内的滑闪放电甚至将导致附件发生烧穿、爆炸等。因此,通过开展对电缆绝缘尤其是电缆附件的 PD 在线检测和故障诊断研究,对于及早发现潜伏性缺陷,避免绝缘闪络事故的发生,确保系统安全稳定运行具有重要的现实意义。 本项目重点工作主要围绕以下进行： （1）研究适用于现场使用的电力电缆局部放电检测技术及干扰抑制方法; （2）研究电力电缆不同缺陷下局部放电信号特征参数提取方法; （3）构建基于脉冲电流幅值-相位信号电力电缆局部放电缺陷分类的指纹数据库。 取得如下研究成果： （1）研制出局部放电检测用超声、超高频组合式传感器,开发了一套XLPE电力电缆绝缘缺陷检测、诊断装置。 （2）提出了基于超声脉冲信号PRPD局部放电特征参数提取方法,构建了缺陷识别特征指纹库。 （3）提出了一种基于主成分特征提取的支持向量机缺陷诊断方法。 （4）开展了基于超声和脉冲电流法的电力电缆带电检测研究,形成了一套完整的适用于现场使用的电力电缆局部放电检测诊断流程。 项目在2015年2月 3日顺利通过由国网陕西省电力公司所组织的项目验收会,验收结论为“项目成果有助于XLPE电缆线路的安全稳定运行。在电力电缆局部放电检测用超声、超高频组合式传感器及基于主成分特征提取的诊断方面达到了国际先进水平”。同年8月,该项目获得国网陕西省电力公司科技进步成果二等奖称号。