电气绝缘测试技术课件-第8课 电力电缆在线监测.ppt

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1、课程的主要内容(此处应相对展开，使学生对课程的主线有所了解)在线监测综述故障诊断概论电气故障分析传感技术电磁兼容及抗干扰数据采集与处理故障报警原理智能诊断方法可靠性评估及维修策略电力电缆电容型设备电力变压器实际应用在线监测系统基本结构及关键技术背景知识电力电缆在线监测Powercableon-linemonitoring架空线电力电缆电力传输通道电力电缆的使用至今已有百余年历史。1879年爱迪生首次使用电缆实现地下输电。1911年德国敷设60kV高压电缆。1913年霍希施泰特研制成分相屏蔽电缆。1981年研制成1000kV的特高压电

2、力电缆。为什么使用电缆？输电通道小不受环境污染影响可靠性高对人身及周围环境干扰小特殊应用环境使用电缆的优点制造工艺复杂造价高施工维修麻烦使用电缆的缺点电缆的种类油纸绝缘电缆气体绝缘电缆塑料绝缘电缆聚氯乙烯电缆聚乙烯电缆XLPE（交联聚乙烯电缆）塑料绝缘电缆铜量/1000t501001506670747882861231.电力电缆合计2.XLPE电缆3.油纸电缆交联聚乙烯电缆XLPE，crosslinkedpolyethylene30余年历史性能优良、工艺简单、安装方便得到广泛应用XLIE电缆的基本结构交联聚乙烯绝缘电缆结构示意

3、图1、导体2、导体屏蔽3、交联聚乙烯绝缘4、绝缘屏蔽5、金属屏蔽6、填充7、内衬层8、铠装层9、外护套导电线芯：高导电率材料，绞线承圆形或扇形截面。绝缘层：高电阻率材料，tg、低而电气强度Eb高的油浸纸、橡皮或塑料。密封护套：保护绝缘线芯免受机械、水分、化学等的损伤，有时外部还有保护覆盖层。半导体层的作用：均匀电场，它可以克服电晕及游离放电，使芯线与绝缘层之间有良好的过渡。固体电介质树枝化劣化在高电场强度作用下，固体介质内常出现树枝状局部损坏。在电场的持续作用下，这些树枝状微通道就可能沿电场方向贯穿整个绝缘，导致击穿。所以树枝现

4、象也是预击穿现象。电树枝水树枝1.电树枝电极尖端处或微小空气隙、杂质等处电场较强，发生的放电逐渐发展，形成较细的沟状放电通道的碳化痕迹。电树枝通常笼廓较清晰2.水树枝水树枝通常笼廓较模糊水浸入绝缘层，在电场作用下形成的树枝状物。制造过程中残留在绝缘中的微水。运行中因机械损伤水分逐渐侵入。电场长期作用下绝缘中形成由微小的水滴及连接它们的水丝组成的水树枝。电场水份环境因素时间半导体层绝缘层内部半导体层电缆芯“残留水树"“外部浸入水树"导致水树发展的条件水树一般在电气强度较强的区域得到进一步的发展水树的老化过程通常较缓慢。水树是交联

5、聚乙烯电缆事故的主要原因，约占事故的71%，多发生于自然劣化。水树枝一般是从内半导电层、屏蔽层与绝缘层界面上引发出来。若绝缘体内存有气隙或杂质，则会在电场方向产生并加剧蝶形领结状水树枝。这些水树枝不仅受电缆结构的影响，而且还受半导作层性能和形状、含水率、电压等级、电缆芯温度以及浸水条件等因素的影响。水树枝延伸最主要的条件是高温和浸水，有时水树枝的长度可以达到绝缘厚度的一半以上。水树枝延伸的时间特性36kV级XLPE电缆交流击穿场强与水树长度的关系水树引起的绝缘故障发展过程水树枝具有消失和重现的特点，有的水树枝受热、干燥、抽真空后

6、会消失形态，浸入热水中又会重现。水树枝不会直接导致击穿，但会使绝缘强度降低，促进老化作用，缩短寿命。长期逐步发展最终将导致绝缘损坏.根据现场运行经验，水树枝劣化特性如下：（l）仅发生在6kV以上的高压交联聚乙烯电缆中。（2）从投运到破坏的时间需要数年至十几年，大多数在10年以上。（3）贯通绝缘体的水树枝状劣化，大部分能维持正常工作电压以上的电压值，只有在发生脉冲电压等异常电压时才产生破坏。（4）环境温度高时，劣化进程加快。因此对电力电缆绝缘本体进行故障监测是可行的，也是必要的。电力电缆监测和诊断方法直流法工频法低频法复合判断

7、法直流法直流成分电流监测直流叠加法直流电桥法直流成分法机理电缆中存在水树时，类似尖板电极具有整流作用。因此在工作电压下，电缆绝缘中将流过微小的直流电流。根据这一电流的数值，既可判断电缆中水树的发展状况。直流成分电流监测TR配电变压器GPT接地保护用电压互感器M直流微电流检测装置(nA级)回路中流通微弱的直流成分电流直流成分电流监测原理接线直流成分电流监测微电流测量装置微电流测量仪低通滤波器衰减交流成分、检出直流成分接地保护装置保证试验人员和装置的安全直流成分电流监测直流成分电流监测6kVXLPE电缆

8、交流击穿电压与直流分量的关系判断规则直流成分电流小于1nA绝缘良好大于100nA绝缘不良介于两者间加强监测直流成分电流监测护层与地之间有化学电势Es直流成分电流监测护层与电缆绝缘护层的绝缘电阻下降M中将流过杂散电流通