[00146584]基于聲電法的電力電纜絕緣缺陷檢測診斷技術研究

一般認為交聯聚乙烯（Cross Linked Polyethylene,XLPE）電力電纜在正常環境中的壽命為 30 年左右,然而受敷設環境與使用狀態的影響,運行中的電纜線路也常常出現一些絕緣擊穿閃絡的嚴重事故。導致電力電纜線路運行絕緣故障的原因可大致劃分為四大類型：外力破壞、電纜附件制造質量、電纜敷設安裝質量和電纜本體制造質量,各自所占比重分別為 58%,27%,12%和 3%[,若不計外力破壞引發的故障,電力電纜線路故障率和多數電力設備一樣,投入運行初期（1～5 年內）容易發生運行故障,主要原因是電纜及附件產品質量和電纜敷設安裝質量問題;運行中期（5～25 年內）,電纜本體和附件基本進入穩定時期,線路運行故障率較低,故障主要原因是電纜本體絕緣樹枝狀老化擊穿和附件進潮而發生復合介質沿面放電;運行后期（25 年后）,電纜本體絕緣樹枝老化、電－熱老化以及附件材料老化加劇,電力電纜運行故障率大幅上升。 保證高壓電纜可靠運行的一個重要手段就是對高壓電纜絕緣進行檢測。過去,我國廣泛采用的是預防性試驗的方法,因此從本質上來說是一種離線檢測。這種停電試驗的傳統方法所暴露出來的諸如檢修周期長,大量耗費人力、物力等種種弊端已愈來愈不能適應電力生產和供應的實際需要。如何做到不需要停電就能實現對高壓電纜接頭的絕緣檢測是近年來新的研究熱點。高壓電纜在線檢測技術也將成為高壓電纜絕緣診斷的必然發展趨勢。因此,通過找出表征電纜絕緣良好程度的特征信號及其判據并準確、有效地判斷出運行中的電纜絕緣是否被擊穿,是高壓電纜絕緣在線檢測技術的關鍵,也關系到對高壓電纜的檢測從預防性階段到預知性階段的成功轉變,從而實現電力電纜的安全可靠供電和突發性事故的減少。 局部放電（Partial Discharge, PD）是電纜絕緣故障早期的主要表現形式,它既是引起絕緣劣化的主要原因之一,又是表征絕緣狀況的主要特征量。運行經驗和研究均表明：電力電纜局部放電量與電力電纜絕緣狀況密切相關,局部放電量的變化預示著電纜絕緣一定程度上反映潛在隱患缺陷的存在,是定量分析絕緣劣化程度的有效方法之一。因此,IEC、IEEE以及 CIGRE 等國際電力權威機構一致推薦 PD 試驗是作為 XLPE 絕緣電力電纜絕緣狀況評價的最佳方法。 XLPE電力電纜的PD將引起電纜絕緣內電樹的產生和擴展,并加速絕緣的劣化,最終導致絕緣擊穿;而電纜附件內的滑閃放電甚至將導致附件發生燒穿、爆炸等。因此,通過開展對電纜絕緣尤其是電纜附件的 PD 在線檢測和故障診斷研究,對于及早發現潛伏性缺陷,避免絕緣閃絡事故的發生,確保系統安全穩定運行具有重要的現實意義。 本項目重點工作主要圍繞以下進行： （1）研究適用于現場使用的電力電纜局部放電檢測技術及干擾抑制方法; （2）研究電力電纜不同缺陷下局部放電信號特征參數提取方法; （3）構建基于脈沖電流幅值-相位信號電力電纜局部放電缺陷分類的指紋數據庫。 取得如下研究成果： （1）研制出局部放電檢測用超聲、超高頻組合式傳感器,開發了一套XLPE電力電纜絕緣缺陷檢測、診斷裝置。 （2）提出了基于超聲脈沖信號PRPD局部放電特征參數提取方法,構建了缺陷識別特征指紋庫。 （3）提出了一種基于主成分特征提取的支持向量機缺陷診斷方法。 （4）開展了基于超聲和脈沖電流法的電力電纜帶電檢測研究,形成了一套完整的適用于現場使用的電力電纜局部放電檢測診斷流程。 項目在2015年2月 3日順利通過由國網陜西省電力公司所組織的項目驗收會,驗收結論為“項目成果有助于XLPE電纜線路的安全穩定運行。在電力電纜局部放電檢測用超聲、超高頻組合式傳感器及基于主成分特征提取的診斷方面達到了國際先進水平”。同年8月,該項目獲得國網陜西省電力公司科技進步成果二等獎稱號。