CN108761298B - 配电电缆绝缘检测试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种配电电缆绝缘检测试验方法，该方法应用于配电电缆安全运行领域。方法包括：利用方波发生器生成不同频率的超低频余弦高压方波；采用水树加速试验制备得到水树缺陷；测量所述超低频余弦高压方波作用下水树缺陷的生长情况得到原始数据；对所述原始数据进行数据分析得到水树生长的最优超低频余弦方波频率；根据所述最优超低频余弦方波频率对快速超低频试验装置进行参数配置；使用所述快速超低频试验装置对配电电缆进行快速超低频试验得到试验结果；根据所述试验结果确定配电电缆的绝缘等级。本发明提供的配电电缆绝缘检测试验方法能够缩短检测时间，提高检测效率。
Description
技术领域
本发明属于配电电缆安全运行技术领域，更具体地说，是涉及一种配电电缆绝缘检测试验方法。
背景技术
电力电缆具有受外界环境影响小和供电可靠性高等优点，在电网特别是城市电网中的比例越来越高。其中，电缆供电可靠性与中间接头、终端等附件的制作工艺、电缆运行环境及服役年限等因素息息相关。国内外电网数起重大事故均由电缆缺陷导致，从而造成了巨大的经济损失和严重的社会影响。现阶段，10kV配电电缆在电网中用量最大，运行环境最恶劣，事故率也最高。
统计表明，除外力破坏外，配电电缆的事故多属于绝缘性质，接头处的缺陷主要是工艺不良，本体的缺陷主要是水分入侵形成的水树，水树转换为电树枝后，电缆可能在几周到几个月内击穿，对电缆安全可靠运行具有致命性打击。因此，需要对配电电缆的绝缘性能进行检测。
现有技术中，超低频法是当前10kV配电电缆绝缘检测的主要方法。0.1Hz超低频法可以进行耐压，局部放电及介损测试，且对水树缺陷敏感，但是，配电电缆超低频法在现场试验时，测试时间偏长，单根电缆需要施加60min超低频的电压，且配电电缆规模庞大，导致单位试验技术人员严重不足，严重限制了配电电缆的绝缘检测水平。
发明内容
本发明的目的在于提供一种配电电缆绝缘检测试验方法，以解决现有技术中存在的超低频现场试验测试时间偏长导致的检测效率低下的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：提供了一种配电电缆绝缘检测试验方法，包括：
利用方波发生器生成不同频率的超低频余弦高压方波；
采用水树加速试验制备得到水树缺陷；
测量所述超低频余弦高压方波作用下水树缺陷的生长情况得到原始数据；
对所述原始数据进行数据分析得到水树生长的最优超低频余弦方波频率；
根据所述最优超低频余弦方波频率对快速超低频试验装置进行参数配置；
使用所述快速超低频试验装置对配电电缆进行快速超低频试验得到试验结果；
根据所述试验结果确定配电电缆的绝缘等级。
可选地，所述利用方波发生器生成不同频率的超低频余弦高压方波，包括：
使用方波发生器的余弦振荡电路生成超低频余弦高压方波；
利用方波发生器电子开关极性转换的时间控制所述超低频余弦高压方波的频率。
可选地，所述采用水树加速试验制备得到水树缺陷，包括：
制备水树缺陷样本；
采用IEC/TS 61956标准推荐的装置进行水树加速试验得到水树缺陷。
可选地，对所述原始数据进行数据分析得到水树生长的最优超低频余弦方波频率，包括：
比较原始数据中水树缺陷在不同频率的超低频余弦方波作用下的生长速度；
根据所述生长速度确定水树生长的最优超低频余弦方波频率。
可选地，所述根据所述最优超低频余弦方波频率对快速超低频试验装置进行参数配置，包括：
根据所述最优超低频余弦方波频率配置所述快速超低频试验装置电磁脉冲的频率。
可选地，使用所述快速超低频试验装置对配电电缆进行快速超低频试验得到试验结果，包括：
远程控制所述快速超低频试验装置对所述配电电缆进行智能试验升压；
测量每个电压等级下配电电缆的交直流电压值得到交直流电压值数据；
将所述交直流电压值数据通过无线通信装置发送至主控单元；
对所述交直流电压值数据进行数据分析得到试验结果。
可选地，还包括：利用所述快速超低频试验中局放信号的信息，根据脉冲反射原理对所述配电电缆进行故障定位。
可选地，对配电电缆进行故障定位的定位表达式为：
其中，x1为缺陷点距离测试点距离，t2为局放信号经远端反射传播的时间，t3为局放信号经近端、远端两次反射传播的时间，v为波速度。
可选地，所述试验结果包括：泄漏电流、配电电缆的介质损耗特性和局部放电特性。
可选地，所述试验结果以波形图或折线图的形式进行显示。
本发明提供的配电电缆绝缘检测试验方法的有益效果在于：本发明提供的配电电缆绝缘检测试验方法基于最优超低频余弦方波进行现场试验测试，减少了对配电电缆不必要的加压，有效缩短了配电电缆超低频试验的时间，提高了现场试验的测试效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的配电电缆绝缘检测试验方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的方波发生器的电路图；
图3为本发明另一实施例提供的配电电缆绝缘检测试验方法的流程示意图；
图4为本发明再一实施例提供的配电电缆绝缘检测试验方法的流程示意图；
图5为本发明又一实施例提供的配电电缆绝缘检测试验方法的流程示意图；
图6为本发明又一实施例提供的配电电缆绝缘检测试验方法的流程示意图；
图7为本发明一实施例提供的快速超低频检测装置的结构示意图；
图8为本发明一实施例提供的电缆局放信号的传播示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参考图1，图1为本发明一实施例提供的配电电缆绝缘检测试验方法的流程示意图。该方法包括：
S101：利用方波发生器生成不同频率的超低频余弦高压方波。
方波发生器的结构示意图如图2所示，主要包括正极性直流源、负极性直流源、电子开关、二极管和L-C电路，本发明实施例通过不断调整方波发生器的输入电压以及转换开关动作的时间来获得不同频率的超低频余弦方波。其中超低频余弦方波的频率范围为0.1Hz-1Hz。
S102：采用水树加速试验制备得到水树缺陷。
在本实施例中，为了测得水树缺陷在超低频余弦高压方波作用下的生长特性，需要首先制备水树缺陷，提供水树缺陷生长特性的观测样本。
S103：测量超低频余弦高压方波作用下水树缺陷的生长情况得到原始数据。
其中，原始数据包括不同频率超低频余弦方波的作用下水树的生长速度以及电缆的击穿时间。
S104：对原始数据进行数据分析得到水树生长的最优超低频余弦方波频率。
本实施例中，数据分析主要包括不同频率超低频余弦方波的作用下水树的生长统计和分析以及水树生长的最优超低频余弦方波频率以及电缆击穿时间的分析统计。
S105：根据最优超低频余弦方波频率对快速超低频试验装置进行参数配置。
在本实施例中，基于最优超低频余弦方波频率对快速超低频试验装置进行参数配置可以避免不必要的加压，能够在短时间内达到对水树缺陷检测的目的。
S106：使用快速超低频试验装置对配电电缆进行快速超低频试验得到试验结果。
本发明实施例利用快速超低频试验装置对配电电缆进行测试，即对配电电缆施加超低频余弦方波高压，当波形处于方波阶段时模拟直流高压对电缆进行直流耐压试验，当波形处于上升沿和下降沿时，模拟交流高压对电缆进行交流试验。
S107：根据试验结果确定配电电缆的绝缘等级。
试验结果主要包括泄漏电流、介损值和泄漏电流、配电电缆的介质损耗特性和局部放电特性。进行直流耐压试验可以测得泄漏电流，进行交流试验可以得到配电电缆的介质谱特性和局部放电特性。因此可根据上述试验结果以及预设阈值确定配电电缆的绝缘等级。
从上述描述可知，本发明实施例提供的配电电缆绝缘检测试验方法基于最优超低频余弦方波进行现场试验测试，减少了对配电电缆不必要的加压，有效缩短了配电电缆超低频试验的时间，提高了现场试验的测试效率。
请参考图3，图3为本发明另一实施例提供的配电电缆绝缘检测试验方法的流程示意图。在上述实施例的基础上，步骤S101详述如下：
S1011：使用方波发生器的余弦振荡电路生成超低频余弦高压方波。
S1012：利用方波发生器电子开关极性转换的时间控制超低频余弦高压方波的频率。
在本实施例中，超低频余弦高压方波的生成方法为：将配电电缆加压到3U0的试验电压，通过一个转换开关使储存在电缆中的电荷放电，其放电过程实际上是对一个由电缆电容、辅助电容和电感组成的L-C电路进行充电，紧接着L-C电路的余弦振荡功能使储存的全部能量向电缆反充电而极性相反。通过调整配电电缆试验电压数值，直至加压到3U0，待达到转换开关动作的时间，即可获得不同频率的超低频余弦方波。
其中，开关部分采用IGBT电子开关设计开发，电子开关触发采用电磁脉冲进行，使其导通或断开，从而获得不同频率的超低频余弦方波。
请参考图4，图4为本发明再一实施例提供的配电电缆绝缘检测试验方法的流程示意图。在上述实施例的基础上，步骤S102详述如下：
S1021：制备水树缺陷样本；
S1022：采用IEC/TS 61956标准推荐的装置进行水树加速试验得到水树缺陷。
在本实施例中，水树缺陷样本制备方法为：采用10kV配电电缆，将电缆绝缘层切片制成薄片，样本尺寸为50mm×50mm×3mm的长方体样本，选取中心直径为35mm的区域为水树击穿区域。采用钢针在击穿区域内均匀地扎入2排共计8个针孔缺陷，深度为1.5mm。其中，钢针型号为：曲率半径为(4±1)μm,夹角30°，首选直径0.7mm-1.0mm。
得到水树缺陷样本后，利用前述生成的超低频余弦高压方波采用IEC/TS61956标准推荐的装置进行水树加速试验。其中，水树的生长采用切片染色体法并配合显微镜进行观测。
请参考图5，图5为本发明又一实施例提供的配电电缆绝缘检测试验方法的流程示意图。在上述实施例的基础上，对步骤S104详述如下：
S1041：比较原始数据中水树缺陷在不同频率的超低频余弦方波作用下的生长速度。
S1042：根据生长速度确定水树生长的最优超低频余弦方波频率。
在本实施例中，可通过数据统计对原始数据进行分析，通过比较不同频率下水树的生长速度确定对水树缺陷最敏感的超低频余弦方波频率，也即最优超低频余弦方波频率。
可选地，作为本发明提供的配电电缆绝缘检测试验方法的一种具体实施方式，根据最优超低频余弦方波频率对快速超低频试验装置进行参数配置，包括：
根据最优超低频余弦方波频率配置快速超低频试验装置电磁脉冲的频率。
在本实施例中，通过控制电磁脉冲的频率里控制超低频余弦方波的频率，能够避免不必要的加压，缩短配电电缆的检测时间。
请参考图6，图6为本发明又一实施例提供的配电电缆绝缘检测试验方法的流程示意图，在上述实施例的基础上，步骤106详述如下：
S1061：远程控制快速超低频试验装置对配电电缆进行智能试验升压。
S1062：测量每个电压等级下配电电缆的交直流电压值得到交直流电压值数据。
S1063：将交直流电压值数据通过无线通信装置发送至主控单元。
S1064：对交直流电压值数据进行数据分析得到试验结果。
请参考图7，在本实施例中，快速超低频试验装置包括主控单元、快速超低频余弦方波主机、无线通信装置、高压测量单元和配电电缆。
配电电缆快速超低频试验的实现方法为：主控单元通过网线控制快速超低频余弦方波主机，远程控制实现对配电电缆的智能试验升压，电压等级主要为0.5U0、U0、1.5U0等三个电压等级，系统产生的高电压先流经高压测量单元，然后施加到被试配电电缆，实现整个升压过程。测量到的数据通过无线通信装置，到达主控系统予以控制，通过实测并显示介损值，根据配电电缆超低频介损规程规范要求和配电电缆的状态评价结果给出立即采取检修、建议关注跟踪测试和无需采取检修等建议。
其中，每个电压等级施加电压阶段，需进行多次测量，测试数据不少于8组。本发明实施例采用多次测量的方法，以提高数据的准确性和参考价值。
可选地，作为本发明提供的配电电缆绝缘检测试验方法的一种具体实施方式，还包括：利用快速超低频试验中局放信号的信息，根据脉冲反射原理对配电电缆进行故障定位。
在本实施例中，可使用局放检测记录仪对配电电缆的局放信号进行检测，得到局放信号传播数据，可根据局放信号传播数据利用脉冲反射原理对配电电缆进行故障定位。
请参考图8，图8为本发明一实施例提供的电缆局放信号的传播示意图，对配电电缆进行故障定位的定位表达式为：
其中，x1为缺陷点距离测试点距离，t2为局放信号经远端反射传播的时间，t3为局放信号经近端、远端两次反射传播的时间，v为波速度。
本实施例提供的定位方法能够对故障电缆进行有效定位，便于检修技术人员进行对电缆故障进行快速修复。
可选地，作为本发明提供的配电电缆绝缘检测试验方法的一种具体实施方式，试验结果包括：泄漏电流、配电电缆的介质谱特性和局部放电特性。
在本实施例中，以泄漏电流确定绝缘等级的方法为：
若泄漏电流电流值保持稳定，则确定绝缘等级为安全。
若泄漏电流电流值急剧增大，则确定绝缘等级为注意。
若泄露电流电流值持续增大且配电电缆两端的电压降低，则确定绝缘等级为警告。
以配电电缆的介质谱特性确定绝缘等级的方法为：
若电缆介质损耗小于或者等于第一预设阈值，则确定绝缘等级为安全。
若电缆介质损耗大于第一预设阈值并且小于第二预设阈值，则确定绝缘等级为注意。
若电缆介质损耗大于第二预设阈值，则确定绝缘等级为警告。
其中，第一预设阈值和第二预设阈值时根据配电电缆绝缘故障统计数据所设，可根据实际电缆故障情况进行调整。
可选地，作为本发明提供的配电电缆绝缘检测试验方法的一种具体实施方式，试验结果以波形图或折线图的形式进行显示。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种配电电缆绝缘检测试验方法，其特征在于，包括：
利用方波发生器生成不同频率的超低频余弦高压方波；
采用水树加速试验制备得到水树缺陷；
测量所述超低频余弦高压方波作用下水树缺陷的生长情况得到原始数据；
对所述原始数据进行数据分析得到水树生长的最优超低频余弦方波频率；
根据所述最优超低频余弦方波频率对快速超低频试验装置进行参数配置；
使用所述快速超低频试验装置对配电电缆进行快速超低频试验得到试验结果；
根据所述试验结果确定配电电缆的绝缘等级。
2.如权利要求1所述的配电电缆绝缘检测试验方法，其特征在于，所述利用方波发生器生成不同频率的超低频余弦高压方波，包括：
使用方波发生器的余弦振荡电路生成超低频余弦高压方波；
利用方波发生器电子开关极性转换的时间控制所述超低频余弦高压方波的频率。
3.如权利要求1所述的配电电缆绝缘检测试验方法，其特征在于，所述采用水树加速试验制备得到水树缺陷，包括：
制备水树缺陷样本；
采用IEC/TS 61956标准推荐的装置进行水树加速试验得到水树缺陷。
4.如权利要求1所述的配电电缆绝缘检测试验方法，其特征在于，对所述原始数据进行数据分析得到水树生长的最优超低频余弦方波频率，包括：
比较原始数据中水树缺陷在不同频率的超低频余弦方波作用下的生长速度；
根据所述生长速度确定水树生长的最优超低频余弦方波频率。
5.如权利要求1所述的配电电缆绝缘检测试验方法，其特征在于，所述根据所述最优超低频余弦方波频率对快速超低频试验装置进行参数配置，包括：
根据所述最优超低频余弦方波频率配置所述快速超低频试验装置电磁脉冲的频率。
6.如权利要求1所述的配电电缆绝缘检测试验方法，其特征在于，使用所述快速超低频试验装置对配电电缆进行快速超低频试验得到试验结果，包括：
远程控制所述快速超低频试验装置对所述配电电缆进行智能试验升压；
测量每个电压等级下配电电缆的交直流电压值得到交直流电压值数据；
将所述交直流电压值数据通过无线通信装置发送至主控单元；
对所述交直流电压值数据进行数据分析得到试验结果。
7.如权利要求1所述的配电电缆绝缘检测试验方法，其特征在于，还包括：利用所述快速超低频试验中局放信号的信息，根据脉冲反射原理对所述配电电缆进行故障定位。
8.如权利要求7所述的配电电缆绝缘检测试验方法，其特征在于，对配电电缆进行故障定位的定位表达式为：
其中，x1为缺陷点距离测试点距离，t2为局放信号经远端反射传播的时间，t3为局放信号经近端、远端两次反射传播的时间，v为波速度。
9.如权利要求6所述的配电电缆绝缘检测试验方法，其特征在于，所述试验结果包括：泄漏电流、配电电缆的介质损耗特性和局部放电特性。
10.如权利要求6所述的配电电缆绝缘检测试验方法，其特征在于，所述试验结果以波形图或折线图的形式进行显示。
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