基于硅橡胶基调控的高压电缆缓冲层缺陷修复研究

近年来,缓冲层放电造成的电缆本体击穿事故,对线路的运维检修提出了新的挑战,但目前鲜有抑制缓冲层放电的缺陷修复方法。制备含导电炭黑的加成型硅橡胶作为修复液,将其注入电缆气隙层后,对其修复缓冲层电气性能的情况展开研究。采用场发射扫描电子显微镜和电阻测量装置,从介观和宏观层面分析修复液的导电机理;同时建立高压电缆三维数值仿真模型,分析修复液注入体积以及电导率参数对缺陷电缆修复前后电场分布的影响;最后开展真型电缆局部放电试验,对比缺陷电缆在修复前后的局部放电情况。结果表明:当修复液电导率小于10-5 S/m时,电场强度主要受接触界面边缘曲率影响;当修复液电导率超过10-5 S/m后,其能够在绝缘屏蔽与铝护套之间构筑良好的导电通道,减小放电烧蚀的风险;修复液注入缺陷电缆后,能够显著抑制缓冲层放电现象,恢复缓冲层的电气性能。

基于等温松弛电流法和活化能法的110kV XLPE电缆老化状态评估

为准确判断110 k V交联聚乙烯(XLPE)电缆的老化状况,引入了等温松弛电流(isothermal relaxation current,IRC)法和活化能(activation energy,AE)法,讨论了老化因子、活化能与电缆老化状态之间的关系。结果表明:老化后电缆老化因子比未老化电缆大0.348,活化能整体降低;运行25 a电缆的老化因子比运行14 a电缆的老化因子大0.327,活化能小15.05 k J/mol,剩余寿命小30.6 a;内部陷阱增多、加深和化学键的解裂是电缆老化的主要微观表现;不同厂家生产电缆的配料体系和生产工艺存在一定的差异,致使交联聚乙烯分子间的化学结构改变而改变电缆的活化能,但不影响电缆老化的评估方式。采用等温松弛电流法和活化能法从微观方面评估电缆老化状态具有准确性和有效性,评估结果与预期符合,从电气性能和化学性能为XLPE电缆老化状态评估提供了一种有效的方法,可指导电缆和电网的维修、规划工作。

电缆运行老化过程对其空间电荷行为的影响

高压电缆长期运行会使得绝缘层逐渐老化,在外加电场下内部空间电荷的行为也会发生很大变化。为研究此变化,基于脉冲电声(PEA)法测试了不同运行年限电缆绝缘层的空间电荷分布,探究了电缆运行老化对绝缘层空间电荷特性变化的影响。结果表明:在极化阶段,老化试样的电荷注入饱和所需时间更长,阳极内侧和试样内部均会积累负极性电荷;不同试样的电荷积累曲线差异较小,电荷注入饱和后的电荷量几乎无差异;在去极化阶段,老化试样的正极性电荷消散变慢,负极性电荷消散变快;老化越严重则初始电荷量越大,与极化阶段末端时刻电荷的比率也越大,电荷消散曲线反映出的陷阱能级也加深。分析可知,异极性电荷积累,去极化阶段初始时刻电荷跃变及陷阱最大能级深度,都很好地反映了不同运行年限电缆绝缘层空间电荷的差异。

基于理、化、电特性的110kV XLPE绝缘电缆剩余寿命的综合评估

为了准确判断110k V交联聚乙烯绝缘电缆的老化状况,并对电缆的剩余寿命进行评估,引入逐级耐压法、热老化法及活化能法,从宏观、微观两个方面入手分析了电缆在老化过程中理、化、电特性的变化规律。结果表明,电缆运行过程中,最高运行电压环境、负载加大以及温度升高会明显降低电缆的剩余寿命,降低量约为60%~70%;同时,交联聚乙烯材料的活化能表现出整体下降的趋势。综合各试验可评估1985年投入运行的日本住友电缆、1985年投入运行的日本古河电缆、1996年投入运行的日本住友电缆的剩余寿命分别约为10年、20年、20年~30年,评估结果与预期相符,根据电缆的多项老化指标进行寿命的综合评估具有准确性与可靠性,对线路改造与电网规划有重要的指导意义。

基于IRC和逐级耐压法的110kV XLPE电缆剩余寿命评估

在运行20多年的电缆上截取长、短试样，分别进行等温松弛电流法试验，再利用电热老化前后的长样进行等温松弛电流法试验．结果显示长样由于带有电缆接头而体现出老化因子大的特点，表明电缆接头是电缆的薄弱环节，接头更容易受到电热作用而发生老化；经电热老化后的长样因内部缺陷增加而使老化因子增大，说明电热处理会加重电缆老化程度；通过逐级耐压法对电缆试样进行试验，结果表明试样的剩余寿命在10～20年的范围内，和设计时的预期寿命一致．基于等温松弛电流法的试验结果对XLPE电缆进行老化状况评估，通过耐压法试验结果给出其具体的剩余寿命，两者相辅助结合可以进行比较全面的判断．

基于电特性的110 kV交联聚乙烯电缆剩余寿命评估

充分认识交联聚乙烯(XLPE)电缆的绝缘特性,及时有效地发现和预防绝缘中存在的某些缺陷,对保障设备乃至系统的安全运行具有十分重要的意义。为此,利用逐级耐压法和等温松弛电流法对110 kV XLPE电缆进行了剩余寿命评估。在90℃恒温下,采用逐级耐压法进行了击穿试验,对不同电缆样品施加了相同升压参数,得到了电缆样品的击穿时间,结合等温松弛电流法得到的老化因子判断了电缆样品老化状况并估计了电缆样品的剩余寿命。结果表明:1985年和1987年投入运行的电缆处于严重劣化状态,剩余寿命约为10 a;1996年投入运行的电缆处于非常好的状态,剩余寿命约为30 a;以等温松弛电流法试验得到的结果作为趋势性的判断;以逐级耐压法试验得到的结果作为具体的判断。由此可得结论:利用电缆的电特性,能较合理地估计电缆剩余寿命,指导电缆的维修或更换工作,为交联电缆的老化评估和寿命估计提供较为有效的方法。

XLPE电缆老化状况对绝缘层微观结构的影响

对两条退役110 kV XLPE电缆和一条备用电缆进行试验,利用电声脉冲法(PEA)和X射线衍射技术(XRD)研究了老化状况对XLPE电缆绝缘层微观结构的影响.结果表明:电缆的老化会造成绝缘晶体尺寸减小,结晶度降低,因此其捕获空间电荷的能力增强;老化过程始于电缆最外层,而长时间的老化作用对绝缘中间层的影响更大,中间层可能是击穿的薄弱环节;XLPE电缆绝缘老化使绝缘微观结构从"中间高两端低"转变为"均匀化".

单芯电缆外护层绝缘缺陷及其差异化检修策略

外护层作为保护电缆的第一道防线,若其损伤可能引起金属护套腐蚀和环流的异常增加,并危及主绝缘健康。电缆投运多年后,其外护层绝缘下降通常并不影响电缆的正常运行,然而地下电缆敷设环境复杂多变且设计质量参差不齐,使得在某些情况下(如桥架敷设)外护层缺陷长期发展至破损,短期内就会引起严重的事故。通过获取广州地区外护层绝缘电阻状态监测数据,针对单芯电缆接地方式的差别对外护层绝缘缺陷进行分类,进而在不同敷设方式下,根据外护层绝缘缺陷的发展速度及对电缆运行的影响程度,提出了单芯电缆外护层绝缘缺陷的差异化检修策略,可应用于输电电缆实际运行中的外护层故障判断、绝缘检修等。

酸碱环境及表面划痕对电缆防蚁护层有效性影响试验

广州属蚁害多发地区,因此埋地电缆多采用退敌虫层或者退灭虫层与外护层材料双层共挤而成的物理型防蚁电缆。为了研究酸碱环境及表面划痕对电缆防蚁护层性能的影响,对退敌虫层及退灭虫层试品分别进行3个月、6个月酸碱老化处理及划痕处理后进行实验群体法白蚁试验。实验结果表明:全新电缆试品蛀蚀等级为2级;酸碱老化作用在短期内能改善防蚁护层的防蚁性能,碱性环境改善效果优于酸性环境;退敌虫层蛀蚀深度明显大于退灭虫层,但按照现有评定标准两者的蛀蚀等级均为2级,建议细化以蛀蚀深度为核心指标的白蚁蛀蚀评定等级,并量化蛀蚀面积指标。

水电分离型开尔文滴水器的设计

针对传统开尔文滴水器存在储电效果一般的问题,设计了一种水电分离型的滴水起电装置.在传统开尔文滴水器的基础上增加储电环,用于分离滴下的水滴的电荷,解决了由于需要储存带电水滴而带来的容积限制问题,提高了发电规模和效率.

10kV XLPE电缆击穿振动在砂土中的传播规律

通过模型试验研究了直埋式10 k V XLPE电缆击穿振动在砂土中的传播衰减特性,分别用指数衰减、负乘幂衰减公式对试验数据进行拟合,并验证公式的合理性.结果表明:指数衰减、负乘幂衰减公式均可用于描述电缆击穿振动在砂土中的传播衰减特性,相关系数均在0.97以上;振动波在近处衰减快,远处衰减慢;砂土的指数衰减系数为0.0704、乘幂衰减系数为1.3494.

退役高压XLPE电缆绝缘空间电荷行为研究

文中对两回110 kV退役高压交联电缆进行180 a预鉴定试验,目的在于研究不同运行年限的退役高压交联电缆老化前后的空间电荷行为差异,并评估电缆重新投入实际运行的可靠性。通过电声脉冲(PEA)法测量试验前后绝缘层交联聚乙烯(XLPE)试样的空间电荷分布,结合傅里叶红外光谱(FTIR)实验、X射线衍射(XRD)实验揭示试样的微观结构、聚集态结构状态变化与空间电荷的迁移、积聚和消散过程的潜在关系。实验结果表明:实际运行16 a的电缆绝缘由于存在大量杂质使得空间电荷的积聚严重,老化试验后,杂质的减少和淬火反应使得空间电荷的积聚降低且消散过程加快;实际运行32 a的电缆绝缘空间电荷的积聚和消散过程缓和,老化试验后,由于绝缘降解作用和晶态结构的破坏使得空间电荷的积聚加剧且消散过程变得缓慢。

基于STFT和DBN的高压电缆瓷套式终端液位智能检测

瓷套式高压电缆终端内部液态介质关乎高压电缆的运行安全,其内液位定时检测可以有效排除因介质泄露引起的安全隐患。该文提出一种基于STFT和DBN的瓷套式高压电缆终端液位智能检测方法。首先,对超声兰姆波信号进行信号分割,并通过短时傅里叶变换获取分段信号的时频表示;然后,提取分段时频信号的有效值、峰峰值、峭度和波形因子等统计特征;最后将提取的特征作为深度置信网络模型的输入,并将液位分为15个区间作为网络输出。实验训练迭代5 000次时,所提方法的液位识别准确率为92%;当训练迭代10 000次时,测试正确率达到100%。实验结果表明,该方法可以准确地识别液位的高度范围,并提供一定的维护指导。

高压电缆外护层绝缘降低时护层保护器的参数配置

针对高压电缆外护层绝缘电阻普遍降低的现状以及其耐压水平降低的可能性,建立了单端接地和交叉互联接地电缆的ATP-EMTP仿真模型,研究了在雷电过电压、操作过电压和短路故障的情况下,配置低伏安特性保护器后保护器是否能正确动作且不损坏保护耐压水平降低的外护层。结果表明:在雷电过电压和操作过电压情况下,降低保护器伏安特性能有效降低作用于外护层的残压,流经保护器的电流仍然低于其标称放电电流;对于单相短路情况,单端接地条件下保护器需要吸收的短路能量较大,降低保护器伏安特性会使保护器爆炸,而对于交叉互联接地情况,降低保护器伏安特性保护器是否会爆炸与短路电流的大小有关,较大的短路电流会使得保护器爆炸。最后提出了电缆外护层绝缘降低时护层保护器配置的建议。

轮式智能巡检机器人在电力隧道环境应用

本文以A市电力隧道为例,首先对该隧道进行了实地勘察与拍摄,然后根据该隧道的构造设计出相应的轮式智能巡检机器人,最后通过大量的实验验证了该轮式智能巡检机器人的可行性。

基于超声Lamb波的高压电缆瓷套式终端液位检测

瓷套式高压电缆终端泄露问题是高压电缆运行安全的主要问题之一,该文提出一种基于超声Lamb波的瓷套式高压电缆终端液位检测方法。首先,分析瓷套式终端液位超声Lamb波检测机理;然后,采用小波包分解对接收信号进行分析,提取特性信息,计算不同液位高度时的小波能量;最后,搭建实验平台,通过扫频实验获得瓷套式终端的频响特性,根据频响特性选取激励频率,进行液位检测。实验结果表明接收信号的小波能量随液位高度的增加呈几何式衰减,在液位较低时能量的区分度较高,而当液位较高时能量的区分度下降。基于超声Lamb波能量衰减的液位检测方法为实现瓷套式高压电缆终端液位带电检测提供参考。

输电电缆外护层绝缘电阻偏低相关因素分析及建议

为提高广州地区输电电缆运行的可靠性,研究影响输电电缆外护层绝缘电阻偏低的相关因素,并据此调整输电电缆运维策略。随机抽选110 kV、220 kV的电缆外护层绝缘电阻试验数据进行统计,分析研究不同因素与外护层绝缘电阻偏低的相关性。研究结果表明,电缆的投运年限、白蚁分布、敷设方式和外护层材料与电缆外护层绝缘电阻有明显的相关性,电缆投运后这些因素将会共同影响外护层的绝缘特性。提出关于电缆外护层设计、施工、运维的建议,包括:根据运行环境选择外护层材料,提高施工监管,将运行12年以上的电缆试验周期缩短到2年,发现绝缘电阻全相降低或金属环流异常时及时进行检修。

机器人在电力隧道环境局放检测中的应用

为了提高电力隧道运行的安全性,需要改进电力隧道的定期巡检机器人。因此,本文主要对电力隧道智能巡检机器人进行研究设计,使其能够检测电力隧道电缆局部放电现象,并对实际应用进行分析,从而为电力隧道环境的安全发展提供行之有效的参考建议。

基于非线性超声导波的高压电缆瓷套式终端液位检测

瓷套式高压电缆终端内部油液泄漏问题是关系到高压电缆正常安全运行的关键因素,该文提出一种基于非线性超声导波的液位检测方法。首先,分析非线性超声导波检测机理并确定激励频率;其次,采用离散傅里叶变换将信号转换为频域并计算不同液位高度的非线性系数;最后,搭建瓷套管液位检测平台并进行系列实验。实验结果表明:由于瓷套管内油液的存在,接收信号的强度会出现明显下降;非线性系数随着液位高度的增加也不断增加,可以有效评估瓷套管内液位高度。

电缆隧道机器人背负式局放仪的设计问题分析

基于隧道电缆局部放电检测环境差,危险大等情况,提出一种机器人背负式局放仪,并详细阐述了该设备设计过程中遇到的难点,重点分析接触式电源可靠性问题,机器人内部电机对局放仪干扰问题以及主机内测量软件的全自动局放检测和智能判断问题,为无人式隧道电缆局放检测技术提供了参考.