CN104535870A - 一种10kV交联聚乙烯电力电缆水树枝老化检测方法 - Google Patents

一种10kV交联聚乙烯电力电缆水树枝老化检测方法 Download PDF

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于金山
郭军科
苏展
卢立秋
郝春艳
赵鹏
邵林
刘鸿芳
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Abstract

本发明涉及一种10kV交联聚乙烯电力电缆水树枝老化检测方法，该方法的步骤包括：(1)通过计算机控制双极性直流方波源向10kV交联聚乙烯电力电缆绝缘充电一段时间，使得电荷注入到水树枝当中；(2)将电缆线芯导体接地，释放掉浅陷阱俘获的电荷；(3)向电缆施加异极性直流方波序列，诱发被水树枝束缚的电荷脱陷；(4)微电压计采集检测阻抗上的数据，并将数据送入计算机，由计算机对数据进行处理判断，评估水树枝老化的严重程度。与现有检测技术相比，本发明检测安全、迅速、准确，便于工作人员操作，水树枝老化特征量更加明显，易于诊断。

Description

一种10kV交联聚乙烯电力电缆水树枝老化检测方法
技术领域
本发明属交联聚乙烯电力电缆电缆老化评估技术领域，尤其是一种10kV交联聚乙烯电力电缆水树枝老化检测系统。
背景技术
水树枝是指在交联聚乙烯绝缘中由于电场和水分作用而形成的微孔状劣化。随着水树枝的发展，在局部高电场区域会导致水树枝尖端产生电树枝，引发电缆绝缘早期击穿。从微观结构上看，交联聚乙烯电缆绝缘在运行过程中所形成的水树枝为由沿电场方向排列的一系列含水微孔组成，微孔之间可由更细微的微小通道相连。微孔尺寸约为零点几到几微米数量级。微孔之间的细微通道尺寸更小，可达到几十纳米以下。在外加电场作用下，水树枝表现出许多特殊的物理特性，也成为水树枝检测的基础。目前，水树枝检测的方法已有直流分量法、直流叠加法、介质损耗法、接地电流法、交流叠加法、低频叠加法、谐波分量法、电致发光法和残留电荷法多种。其中，残留电荷法由于设备结构简单、特征量明显、测量结果重复性高而受到了广泛的关注。
残留电荷法利用了水树枝的非线性电阻特性，即当外施电压升高到一定阈值时，水树枝的等效电阻减小，此时对应的泄漏电流值会陡然增大。残留电荷法通过测量由水树枝俘获的电荷量，评估水树枝老化的程度。尽管残留电荷法有诸多优点，但是其在应用是问题依然很多。其中，由于残留电荷泄放速度较慢，导致测量时间长的问题尤为突出。欲使残留电荷法更好的发挥作用，应当试图开发一种可使残余电荷加快泄漏的办法。本发明正是着眼于此问题的解决。。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种10kV交联聚乙烯电力电缆水树枝老化检测方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种10kV交联聚乙烯电力电缆水树枝老化检测方法，该方法的步骤包括：
(1)闭合开关S1，通过计算机控制双极性直流方波源向10kV交联聚乙烯电力电缆绝缘充电一段时间，使得电荷注入到水树枝当中；
(2)断开开关S1，闭合开关S2，将电缆线芯导体接地，释放掉浅陷阱俘获的电荷；
(3)断开开关S2，再次闭合开关S1，向电缆施加异极性直流方波序列，诱发被水树枝束缚的电荷脱陷；
(4)微电压计采集检测阻抗上的数据，并将数据送入计算机，由计算机对数据进行处理判断，评估水树枝老化的严重程度。
而且，所述步骤(1)中的充电一段时间具体为：向10kV交联聚乙烯电力电缆绝缘充电120秒。
而且，所述步骤(1)中的直流方波的方波上升时间为us级别。
而且，所述步骤(2)中释放的具体放电时间为：60秒。
而且，所述步骤(3)中异极性直流方波序列的每一方波幅值变化，由序列开始至结束遵循sine正弦曲线变化。
而且，所述步骤(4)中由计算机对数据进行处理判断具体为：计算机对测量的泄漏电流进行积分处理，计算出释放电荷总量，通过释放电荷总量的多少评估水树枝老化的严重程度。
本发明的优点和积极效果是：
(1)本发明利用了与水树枝老化程度相关的空间电荷释放量作为评价水树枝老化程度的特征参量，可直观反映老化程度。
(2)本发明通过施加上升沿μs级的直流方波，使电荷注入更加迅速，对老化程度的区分度更好，测量结果的特征更加明显。
(3)本发明通过施加上升沿μs级的异极性直流方波序列，使脱陷电荷更快的转变成泄漏电流，缩短测量时间。
(4)本发明上位机分析软件功能强大，包含数据库和分析模块，可查阅历史信息并从各个角度分析局部放电特征，并进行模式识别。
(5)本发明完全数字化显示，界面更直观、简洁，功能全面。
(6)与现有检测技术相比，本发明检测安全、迅速、准确，便于工作人员操作，水树枝老化特征量更加明显，易于诊断。
附图说明：
图1为系统结构示意图；
图2为充电直流方波示意图；
图3为异极性直流方波序列示意图。
具体实施方式
以下对本发明实施做进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种10kV交联聚乙烯电力电缆水树枝老化检测方法，如图1所示，该方法所应用的硬件系统包括：待测电缆，待测电缆芯线的一端与开关模块的开关S1及开关S2的公共端连接，所述开关S2的另一端通过接地控制接地，所述开关S1的另一端与双极性直流方波源连接，双极性直流方波源通过检测电阻后接地，所述检测电阻的两端连接有微电压计，微电压计的输出端与计算机连接，所述计算机通过串行通讯方式与电源控制模块连接，以对直流方波充电时间、异极性方波序列施加方案实施控制，所述计算机与开关控制模块连接，控制开关模块中开关S1及开关S2的开/合。该方法的步骤包括：
(1)闭合开关S1，通过计算机控制双极性直流方波源向10kV交联聚乙烯电力电缆绝缘充电一段时间，使得电荷注入到水树枝当中；其中，所述充电一段时间具体为：向10kV交联聚乙烯电力电缆绝缘充电120秒，如图2所示，所述直流方波的方波上升时间为us级别。
(2)断开开关S1，闭合开关S2，将电缆线芯导体接地，释放掉浅陷阱俘获的电荷；其中，具体放电时间为：60秒。
(3)断开开关S2，再次闭合开关S1，向电缆施加异极性直流方波序列，诱发被水树枝束缚的电荷脱陷；其中，如图3所示，所述异极性直流方波序列的每一方波幅值变化由序列开始至结束遵循sine正弦曲线变化。
(4)微电压计采集检测阻抗上的数据，并将数据送入计算机，由计算机对数据进行处理判断，评估水树枝老化的严重程度。其中，所述由计算机对数据进行处理判断具体为：计算机对测量的泄漏电流进行积分处理，计算出释放电荷总量，通过释放电荷总量的多少评估水树枝老化的严重程度。

Claims (6)

1.一种10kV交联聚乙烯电力电缆水树枝老化检测方法，其特征在于该方法的步骤包括：
(1)闭合开关S1，通过计算机控制双极性直流方波源向10kV交联聚乙烯电力电缆绝缘充电一段时间，使得电荷注入到水树枝当中；
(2)断开开关S1，闭合开关S2，将电缆线芯导体接地，释放掉浅陷阱俘获的电荷；
(3)断开开关S2，再次闭合开关S1，向电缆施加异极性直流方波序列，诱发被水树枝束缚的电荷脱陷；
(4)微电压计采集检测阻抗上的数据，并将数据送入计算机，由计算机对数据进行处理判断，评估水树枝老化的严重程度。
2.根据权利要求1所述的10kV交联聚乙烯电力电缆水树枝老化检测方法，其特征在于：所述步骤(1)中的充电一段时间具体为：向10kV交联聚乙烯电力电缆绝缘充电120秒。
3.根据权利要求1所述的10kV交联聚乙烯电力电缆水树枝老化检测方法，其特征在于：所述步骤(1)中的直流方波的方波上升时间为us级别。
4.根据权利要求1所述的10kV交联聚乙烯电力电缆水树枝老化检测方法，其特征在于：所述步骤(2)中释放的具体放电时间为：60秒。
5.根据权利要求1所述的10kV交联聚乙烯电力电缆水树枝老化检测方法，其特征在于：所述步骤(3)中异极性直流方波序列的每一方波幅值变化，由序列开始至结束遵循sine正弦曲线变化。
6.根据权利要求1所述的10kV交联聚乙烯电力电缆水树枝老化检测方法，其特征在于：所述步骤(4)中由计算机对数据进行处理判断具体为：计算机对测量的泄漏电流进行积分处理，计算出释放电荷总量，通过释放电荷总量的多少评估水树枝老化的严重程度。
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