35 kV电缆接头击穿故障分析及处理

交联聚乙烯电缆的绝缘性能良好,广泛应用于各工厂配电系统中,但其接头部分结构复杂,制作步骤繁琐,工艺要求较高,现场制作人员能力参差不齐,常常导致接头电场畸变,局部场强集中,形成电缆线路薄弱环节,电缆接头故障频发.下面对一起典型的局部场强集中引起的接头故障进行分析.     

基于FPGA的电力电缆接头局部放电在线监测系统

如果局部放电长期存在,会逐渐导致局部绝缘缺陷扩大并最终损坏电缆绝缘,影响电力系统运行的安全性和连续性。本文基于现场可编程门阵列（FPGA）实时数据采集技术,研制出了一套可在线长期监测电缆接头局部放电的系统,经实验室模拟和现场测试,证明其能捕捉局部放电信号,可为预防电缆系统绝缘故障提供参考。     

基于振荡波局部放电检测的电力电缆绝缘老化状态评价与故障定位

随着我国社会发展进步,电缆线路的铺设速度愈发加快.交联聚乙烯电缆凭借其优良的运行性能,在国内广泛铺设,但囿于复杂的运行环境,电缆常因此受到不同程度的绝缘老化.目前,在高压交联电缆线路现场试验和状态检测中,阻尼振荡波电压下的局部放电实验还未有重大突破,缺乏相关的实验数据.文中介绍了振荡波局部放电实验的原理及其实验装置,并对通过对比分析三条绝缘老化程度差异明显、在电缆接头与终端分别出现绝缘缺陷的电力电缆,得到了绝缘老化程度与电缆局部放电参数(放电起始电压、放电电量等)之间的相对关系.凭借局部放电定位的手段,进行了电缆绝缘老化故障的位置分析,并证明了阻尼振荡波电压下的局部放电实验的优良性与适用性.     

220kV电缆接头半导电尖端缺陷的局部放电试验

交联聚乙烯电缆系统(尤其是电缆附件)故障,大多归因于生产制造和安装工艺不当导致的局部缺陷。因局部放电与放电源有着密切的关系,局部放电检测和模式识别被广泛用作获取缺陷类型及严重性信息的重要手段,以期为电缆系统的检修或更换决策的制定提供技术依据。为研究现场安装工艺不当造成的超高压电缆接头绝缘缺陷,在实验室内实际制作220 kV交联聚乙烯电缆接头半导电尖端人工缺陷,并且构建内置电容耦合传感器,在屏蔽良好的实验室大厅内进行局部放电试验。试验研究结果显示,接头内半导电尖端缺陷导致电场畸变明显,不同电压等级下的放电特性谱图具有明显特征,并采用二维小波变换提取q-φ放电谱图特征,为高压电缆线路局部放电状态检测放电谱图的诊断提供了缺陷样本数据。     

基于双向二维最大间距准则的局部放电灰度图像特征提取

针对高压交联聚乙烯电力电缆中间接头绝缘缺陷的辨识问题,提出一种局部放电灰度图像特征提取的双向二维最大间距准则方法,对获取的局部放电灰度图像从水平和垂直2个方向进行投影,得到了不同类别灰度图的鉴别矢量,选用最近邻分类器进行局部放电分类,以辨识电缆中间接头出现的不同绝缘缺陷。该方法解决了局部放电灰度图像特征提取维数大、识别样本少的难题。在对实验室4种典型电缆接头绝缘缺陷产生的PD信号进行对比辨识表明,其局部放电特征提取的速度和绝缘缺陷的识别率优于常用的主成分分析或Fisher鉴别分析方法。     

高压电缆中间接头外半导电层缺陷放电研究

为研究高压电缆中间接头在外半导电层被划伤后的放电行为,采用脉冲电流法与高频电流耦合法以及硬件实时放电谱图采集,提取外半导电层含有贯穿性缺陷的高压电缆预制式中间接头中的局部放电信号,结合电场仿真以及接头放电模型对放电发展机理进行分析,结果表明:高频电流耦合传感器的灵敏度以及信噪比不及脉冲电流法,不易发现贯穿性缺陷激发的放电信号;外半导电层存在贯穿性缺陷的情况下,一旦线路中由于操作过电压或故障引起的过电压激发接头缺陷内发生放电,放电将迅速向增强绝缘层内部发展,最终形成贯穿性放电通道导致增强绝缘失效,因此实际生产安装过程中应注意防护此类缺陷,确保接头安全运行。     

电缆接头缺陷在线监测技术研究

随着电力能源需求增长，电缆化率不断提高，电缆接头缺陷易导致绝缘击穿，最终演变成永久性故障，因此迫切需要一种能对电缆接头缺陷实现有效在线监测的技术手段。针对XLPE电缆结构，分析了4类典型电缆缺陷，推导了局部放电信号的传输特性。利用光纤光栅超声传感器实现局部放电信号的在线采集，并通过小波分析法实现降噪处理。对处理后的波形进行特征提取，并输入到BP神经网络样本模型中进行多轮训练，输出4种典型电缆接头缺陷的辨识结果。     

一起由接地工艺引起的 220 kV 高压电缆故障分析

以某220 kV高压电缆线路故障为例,分析了电缆的放电通道和施工工艺等问题,最后对电缆接头的接地工艺进行了探讨。对故障的电缆进行解体后,发现电缆接头的铜壳与铝护套间的焊接工艺不规范,接头两侧的焊点处存在接触面积不足、虚焊、脱焊等现象。由于电缆铜壳未能与铝护套有效连接,导致铝护套与铜壳在运行中长期存在异常放电。此外,这种接地情况导致本该从铜壳流走的电流,会从绝缘预制件外表面缠绕的薄铜网中流过,并在接触电阻较大的铝护套断口附近引起发热。长期发热会逐渐灼伤电缆本体,并最终引起绝缘击穿故障。     

电力电缆局部放电特征分析及运维检修策略研究

电力电缆局部放电检测是检测电缆绝缘状态的重要故障检测方法。然而,目前对于XLPE直流电缆局部放电的特征与分析相对空白,因此研究XLPE直流电缆局部放电的现象与特征,有助于对XLPE高压直流电缆绝缘状况的有效评估,同时对高压电缆的故障诊断与运维检修工作有着重要意义。首先使用Comsol仿真软件对XLPE电缆中间接头进行了仿真,分析了不同缺陷情况对XLPE电缆的影响;随后对不同类型的电缆绝缘缺陷进行了模拟试验,总结了XLPE直流电缆局部放电过程中的各类现象和特征,提出了XLPE电缆运维与检修工作的参考策略。     

高压交联电缆接头局部放电的电容耦合法检测及分析

为研究110kV交联电缆接内部绝缘缺陷的局部放电(partial discharge,PD)特性,设计并构造了5种典型绝缘缺陷,通过建立电缆接头局放试验研究平台,采用电容耦合法获取不同绝缘缺陷下的放电信号,构造出三维PRPD(phase resolved partial discharge)谱图表征缺陷放电状态,并采用单次放电脉冲时域波形的3、4阶特征参量萃取放电特性进行分析。研究试验结果显示,电容耦合法检测法可有效检测出电缆接头内部缺陷引起的局放,且不影响电缆接头及本体的绝缘性能;所构建的5种典型缺陷在工频电压激励下,放电脉冲序列在放电区间、放电重复率等统计特征有很大的不同,用时域波形的3、4阶特征参量所描述的放电特性也存在很大差异。这些特征可用作放电类型识别的依据。     

静电放电的简化放电模型

分析了静电电磁兼容问题中的一个重要部分：放电电流及其产生的瞬态电磁场;针对在研究抗静电干扰措施时,复杂的放电模型参数难以获得的问题,提出了一种简化的放电模型,给出的放电电流波形的要求;利用电磁瞬态程序EMTP对该简化模型进行近似计算,并对通过该模型计算出的放电电流进行时域、频域分析。     

介质阻挡放电的放电过程仿真研究

为深入地理解介质阻挡放电(DBD)的放电机理和实现DBD等离子体的大规模工业应用,采用基于连续性方程和泊松方程的DBD模型仿真研究了大气压空气中DBD的放电过程,计算得到放电空间的电子密度、电场强度和电压电流随时间变化的规律,讨论了阻挡介质在DBD放电不同阶段的作用。仿真结果表明,DBD的微放电过程可分为电子崩、流注和放电熄灭3个连续的阶段。在电子崩和流注阶段间,阻挡介质主要起到加速流注形成的作用;而在放电熄灭阶段,阻挡介质主要起到限制放电电流的自由增长,从而阻止放电发展到电弧的作用。     

放电气隙对介质阻挡放电电学参量的影响

通过建立介质阻挡放电试验系统,采用Q-V Lissajous图形法研究了激励电压峰值VP-P、放电气隙lg对介质阻挡放电主要参量的影响。试验结果表明:增大VP-P、lg可提高介质阻挡放电的放电功率P;固定lg时,电介质层等效电容Cd随VP-P的增大而增大,放电间隙等效电容Cg随VP-P的增大而减小,VP-P对等效总电容C的影响不大;C、Cd、Cg均随lg增大而减小;电荷传输量Q、气隙等效电场强度Eg随VP-P的增大而升高,随lg的增大而降低。     

气泡放电对变压器油流注放电的影响

以流体动力学为基础,建立了脉冲电压作用下含气泡的变压器油流注放电仿真模型。通过改变气泡的位置、大小及数量,研究了含气泡的变压器油的电场强度和空间电荷密度的变化规律。仿真结果表明,当击穿电压达到一定值时,由于气泡内部气体的积聚,气泡内部会形成电场梯度,从而产生内部放电现象。距离高压电极越近的气泡越先被击穿,放电进行的时间也相对更短;气泡的尺寸越大,变压器油流注放电的速度越缓慢;气泡的数量越多,流注放电时的电场越剧烈,放电持续时间越久,对变压器造成的伤害也越大。     

多针-平板电极介质阻挡放电特性研究

通过电压-电流波形和电压-电荷李萨育图的测量,研究了空气中多针-平板电极介质阻挡放电特性,比较了这种放电和平板-平板电极介质阻挡放电的区别,并通过接触角测量比较了这两种形式放电对聚四氟乙烯(PTFE)进行表面改性的效果。结果表明:在相同的条件下,与平板-平板电极介质阻挡放电相比,多针-平板电极介质阻挡放电空间能产生更多的活性粒子;用这种放电对PTFE进行表面改性,能在更短的时间内获得和平板-平板电极介质阻挡放电相同的效果。     

低温等离子体放电管放电形式的发光分析

通过实验研究从发光强度空间分布及发光主截面积两方面分析了低温等离子体放电管的放电形式 ,指出复合放电效果优于表面放电及无声放电 ,同时放电管的结构也对放电效果产生很大的影响     

不同电极结构介质阻挡放电特性比较

采用电压-电流波形测量、发光图像拍摄、光谱分析等手段研究大气压空气中刃-板电极、针-板电极和柱-板电极结构介质阻挡放电(DBD)的放电特性,并研究电压幅值、电源频率及气隙距离对放电功率和分子振动温度等放电参量的影响,结合放电理论对不同电极结构DBD的特性进行分析。结果表明：3种电极结构DBD的电压电流波形、Lissajous图形以及光谱谱线体现出不同的特点,相同条件下柱-板电极结构DBD放电强烈,消耗放电功率多,粒子谱线强度高,放电电流可达200 mA。电极布置差异导致电场不均匀系数的不同是放电特性出现差异的主要原因。随着电压幅值、电源频率的增加和气隙距离的减小,3种电极结构放电增强,放电功率和分子振动温度增加。     

开关柜内沿面放电及电弧放电多光谱特征分析

在极端条件下,高压开关柜中的局部放电可发展为非贯穿或贯穿性电弧,导致严重绝缘失效.从放电的光辐射特性出发,提出了一种针对局部放电和异常电弧的光学检测方法,利用紫外光、可见光和红外光三波段光信号的同步监测,获得了沿面放电和电弧放电的多光谱光脉冲特性,并对比分析其平均光脉冲强度、三波段光强占比和放电重复率.结果表明:放电光信号幅值与外施电压存在良好的对应关系,三个波段的统计特征在低能放电和高能放电中表现出较大差异,可依据此特征制定低能放电和高能电弧放电的判别阈值,从而提高开关柜状态预警和主动保护的置信度.     

局部放电试验典型放电和干扰图谱分析

局部放电试验是对于35 kV及以上电气设备常见的试验项目,因现场测试环境的复杂,局放的示波器图谱显示往往错综复杂,难以判断。通过对现场测试中经常出现的几种典型放电和干扰图谱进行比较,结合理论详细分析了各种图谱形成的原因及其明显特征,便于在错综复杂的图谱显示中找到规律,为正确识别放电信号提供参考。     

两相体介质阻挡放电中的三种放电形式

两相体介质阻挡放电(dielectric barrier discharge in atwo-phase mixture,TPM-DBD)是在大气压下产生低温等离子体的重要方法,因具有很高的能量密度而被广泛应用在污染治理中。为研究介质颗粒的填充方式对TPM-DBD的影响,以γ-Al2O3作为填充介质颗粒,将数码相机与体视显微镜连体拍摄放电显微照片。结果发现,随着电压变化,TPM-DBD由3种依次串联发生的放电构成。电压较低时,首先在颗粒与极板间发生剩余间隙放电;随着电压增加,颗粒沿面放电串联发生;电压继续增加,孔隙放电串联发生。当颗粒间距较大时,在颗粒的远域出现典型的丝状放电,而近域内出现可能为汤森放电的放电"暗区"。外电场的数值计算结果初步说明了上述现象,电场畸变是其主要原因。研究结果为调节TPM-DBD的放电形式,进而高效率应用提供了较好的支持。