CN101783204B - 可在线监测局部放电的智能型超高压xlpe电力电缆 - Google Patents
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Abstract
可在线监测局部放电的智能型超高压XLPE电力电缆，其组成按照从内到外的顺序，依次包括导体线芯、内半导电层、XLPE绝缘、外半导电层、半导电缓冲层、内含缓冲保护层的光纤套管、局部放电检测空间相位光纤光栅、皱纹铝护套、防腐涂层、外护套，半导电缓冲层内预埋有两根内含缓冲保护层的光纤套管，每根内含缓冲保护层的光纤套管包裹有一根局部放电检测空间相位光纤光栅，组成一套局部放电光纤光栅检测单元，每套局部放电光纤光栅检测单元螺旋形缠绕在半导电缓冲层内。使用本发明，可自动、实时、在线监测超高压XLPE电力电缆内部的绝缘状态，有效地保证了超高压XLPE电力电缆运行的安全可靠性，为及时发现问题、提前检修创造了条件。
Description
技术领域
本发明属于一种超高压电力电缆，特别是一种可在线监测局部放电的智能型超高压XLPE电力电缆，适用于110kV～500kV电压等级。
背景技术
交联聚乙烯(简称XLPE)电力电缆由于具有制造工艺简单，安装敷设容易，而且不受落差限制，电气性能和热机械性能优良，传输容量大，运行维护方便，火灾隐患小等诸多优点已成为电缆发展和工程应用的主流。尤其在110kV及以上电压等级中，XLPE电力电缆的应用发展迅猛。据不完全统计，我国已投入运行的110kV及以上电压等级的超高压XLPE电力电缆总长已经超过5000km，最高电压等级已达到500kV。我国各大城市如上海、北京、天津、广州等地的城市电网中，超高压XLPE电力电缆已获得了广泛的应用，且敷设量逐年递增。超高压XLPE电力电缆敷设范围的剧增和进度的加速，使得电力负荷更加集中，负荷容量越来越大，因此其运行的安全可靠性直接影响电力系统的正常稳定运行。
超高压XLPE电力电缆的绝缘结构中往往会由于加工技术上的难度或原材料不纯而存在气隙和有害性杂质，或者由于工艺原因在绝缘与半导电屏蔽层之间存在间隙或半导电层向绝缘层突出，在这些气隙和杂质尖端处极易产生局部放电(PD，Partialdischarge)。
局部放电作为超高压XLPE电力电缆绝缘故障早期的主要表现形式，既是引起绝缘老化的主要原因，又是表征绝缘状况的主要特征参数。超高压XLPE电力电缆的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超高压XLPE电力电缆绝缘中一定存在着可能危及电缆安全运行的缺陷。因此准确测量局部放电量是判断超高压XLPE电力电缆绝缘品质的最直观、理想、有效的方法。但目前所有的超高压XLPE电力电缆在通电投运后，现存的重要问题就是缺乏有效的技术手段监测其运行过程中的绝缘健康水平。现阶段，国内外各种局部放电测试仪器采用的外置式局部放电耦合传感器，要么安装时会破坏电力电缆表层结构，影响其本体绝缘性能；要么受到运行现场强电磁场干扰，再加上高频局部放电信号衰减严重，影响检测灵敏度，甚至导致被测放电信号被背景噪声所淹没，而超高压XLPE电力电缆内部绝缘出现问题往往是电缆线路出现事故的主要原因。
中国专利200410026134.7“电力电缆局部放电在线监测方法及装置”中采用在电缆接地线上套接局部放电传感器来感应放电信号，采用这种方法可能会受到运行现场强电磁场干扰，再加上高频局部放电信号衰减严重，影响检测灵敏度，甚至导致被测放电信号被背景噪声所淹没。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种可在线监测局部放电的智能型超高压XLPE电力电缆，可自动监测其内部的绝缘状态，及时发现潜在故障隐患，并及时报警、产生定位信息，能避免因绝缘缺陷不断劣化所导致的运行事故，满足超高压XLPE电力电缆运行状态监测和智能诊断要求，适用于110kV～500kV电压等级。
本发明的技术方案是：可在线监测局部放电的智能型超高压XLPE电力电缆，其组成按照从内到外的顺序，依次包括导体线芯、内半导电层、XLPE绝缘、外半导电层、半导电缓冲层、内含缓冲保护层的光纤套管、局部放电检测空间相位光纤光栅、皱纹铝护套、防腐涂层、外护套，其特征在于：半导电缓冲层内预埋有两根内含缓冲保护层的光纤套管，每根内含缓冲保护层的光纤套管包裹有一根局部放电检测空间相位光纤光栅，组成一套局部放电光纤光栅检测单元，每套局部放电光纤光栅检测单元螺旋形缠绕在半导电缓冲层内，其余组成部分按从内到外顺序依次套接在一起。
本发明的有益效果是：使用本发明，可自动、实时、在线监测超高压XLPE电力电缆内部的绝缘状态，有效地保证了超高压XLPE电力电缆运行的安全可靠性，为及时发现问题、提前检修创造了条件。本发明采用的局部放电光纤光栅检测单元具有尺寸小、高频率响应好、检测灵敏度高、抗电磁干扰的优点。
附图说明
图1为本发明的可在线监测局部放电的智能型超高压XLPE电力电缆横向截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1中标记说明：1-导体线芯，2-内半导电层，3-XLPE绝缘，4-外半导电层，5-半导电缓冲层，6-局部放电检测空间相位光纤光栅，7-内含缓冲保护层的光纤套管，8-皱纹铝护套，9-防腐涂层，10-外护套。
图1中，本发明按照从内到外的顺序，依次包括导体线芯1、内半导电层2、XLPE绝缘3、外半导电层4、半导电缓冲层5、内含缓冲保护层的光纤套管7、局部放电检测空间相位光纤光栅6、皱纹铝护套8、防腐涂层9、外护套10。半导电缓冲层5内预埋有两根内含缓冲保护层的光纤套管7，每根内含缓冲保护层的光纤套管7包裹有一根局部放电检测空间相位光纤光栅6，组成一套局部放电光纤光栅检测单元，每套局部放电光纤光栅检测单元螺旋形缠绕在半导电缓冲层5内，受外力损坏的可能性很小，利用基于光纤光栅的声光效应检测技术可以实时监测超高压XLPE电力电缆绝缘内部局部放电产生的超声波，并对放电源进行定位。
基于光纤光栅的声光效应检测技术原理如下：利用光纤材料的光敏性(外界入射光子和纤芯内锗离子相互作用引起折射率的永久性变化)，可在纤芯内形成空间相位光栅。局部放电源产生的超声波在光纤中传播引发的应力场会导致光栅栅距和纤芯折射率距发生变化，引起反射窄带光的中心波长(布拉格波长)随之改变，因此通过精确地测量光栅发射光的布拉格波长的变化量，就可以获取光栅处所测物理量。采用波分复用技术串接整根光纤中的光栅传感器，并结合波长探测解调系统，可实现分布式测量，并进行远程监控。
在超高压XLPE电力电缆中间接头保护尾管内电缆皱纹铝护套8断口处将局部放电光纤光栅检测单元引出，或者与中间接头内部局部放电检测单位对接，从超高压XLPE电力电缆终端保护尾管内电缆皱纹铝护套8断口处将局部放电光纤光栅检测单元引出，与外部测量设备相连，将超高压XLPE电力电缆绝缘内部局部放电信号传输到外部的终端机上，从而实现超高压XLPE电力电缆局部放电的在线监测。
Claims (1)
1.可在线监测局部放电的智能型超高压XLPE电力电缆，其组成按照从内到外的顺序，依次包括导体线芯(1)、内半导电层(2)、XLPE绝缘(3)、外半导电层(4)、半导电缓冲层(5)、内含缓冲保护层的光纤套管(7)、局部放电检测空间相位光栅光纤光栅(6)、皱纹铝护套(8)、防腐涂层(9)、外护套(10)，其特征在于：半导电缓冲层(5)内预埋有两根内含缓冲保护层的光纤套管(7)，每根内含缓冲保护层的光纤套管(7)包裹有一根局部放电检测空间相位光栅光纤光栅(6)，组成一套局部放电光纤光栅检测单元，每套局部放电光纤光栅检测单元螺旋形缠绕在半导电缓冲层内，其余组成部分按从内到外顺序依次套接在一起。
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