CN109917235B - 一种电缆缓冲层导电性能缺陷检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电缆缓冲层导电性能缺陷检测方法，该方法包括：对电缆进行电气建模，在需要检测的电缆的线芯和金属护套之间增加电阻和电容；将线芯一端连接试验电压，另一端悬空或与负载断开，以及将金属护套一端悬空或经过电压保护器接地，另一端直接接地；在电缆的线芯上施加交流试验电压，记录试验电压和金属护套直接接地端的空载试验电流波形；根据电缆的基本参数和试验电压，计算得出金属护套直接接地端的空载理论电流波形；比较空载理论电流波形与空载试验电流波形的相位和幅值，若超过设定阈值，则判定电缆缓冲层导电性能存在缺陷。实现对整根电缆进行检测，方法简单，检测高效，解决了无法对在运行电缆检测的难题。

Description

一种电缆缓冲层导电性能缺陷检测方法

技术领域

本发明实施例涉及电力工程应用技术领域，尤其涉及一种电缆缓冲层导电性能缺陷检测方法。

背景技术

交联聚乙烯电力电缆目前已广泛应用于电力系统中，尤其是在城市和城市近郊等架空线路走廊受限的区域。电力电缆故障对电力系统和经济社会的影响越来越大。近年来，国内发生多起由于电缆外半导电层放电烧损绝缘而引发的故障，究其原因，主要是因为半导电缓冲层存在导电性能不合格、与皱纹铝护套之间的间隙不当等问题，导致电缆外半导电层与金属护套之间存在电位差，电缆外半导电层或半导电缓冲层对金属护套放电，损伤绝缘引发故障。如何有效检出电缆缓冲层的导电性能缺陷，受到越来越多的关注。

现有的检测方法主要有X光检测和局放检测。X光检测是采用X光检查电缆缓冲层的绝缘金布中铜丝的数量和直径，通过局部取样检测来作为整根电缆的检测结果，难以有效反映整根电缆的情况，也难以检测在运行的电缆。另外，电缆缓冲层的导电性能不仅与铜丝的数量和直径有关系，还与金布的编织工艺、纤维层厚度有关系，在铜丝数量和直径满足要求的情况下，同样存在着铜丝隐藏于纤维中而无法有效连通外半导电屏蔽和金属护套的情况。局放检测是通过检测绝缘受损后发出的局部放电信号来判别绝缘是否受损，并不能直接检测到电缆缓冲层的导电性能，局放强弱与电缆缓冲层的导电性能没有必然关系，该方法有效性不高。

上述方法存在着检测复杂、适用范围窄、有效性不高等缺点，无法满足电力电缆性能检测的要求。

发明内容

本发明提供一种电缆缓冲层导电性能缺陷检测方法，以解决现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

一种电缆缓冲层导电性能缺陷检测方法，所述方法包括：

S1、对需要检测的电缆进行电气建模，在电缆的线芯和金属护套之间增加用于反映电缆缓冲层导电性能的电阻和电容；

S2、将电缆的线芯一端连接试验电压，另一端悬空或与负载断开，以及将电缆的金属护套一端悬空或经过电压保护器接地，另一端直接接地；

S3、在电缆的线芯上施加交流试验电压，记录试验电压和金属护套直接接地端的空载试验电流波形；

S4、根据电缆的基本参数和试验电压，仿真计算得出金属护套直接接地端的空载理论电流波形；

S5、计算比较空载理论电流波形与空载试验电流波形的相位和幅值，若超过设定阈值，则判定电缆缓冲层导电性能存在缺陷。

进一步地，所述电缆缓冲层导电性能缺陷检测方法中，所述步骤S2包括：

S2.1、将需要检测的电缆的线芯一端与试验电压源相连，另一端悬空或与负载断开，连接好测量试验电压的电压互感器；

S2.2、将电缆的金属护套一端悬空或经过电压保护器接地，另一端直接接地，并在直接接地点连接好用于测量金属护套空载电流的电流互感器。

进一步地，所述电缆缓冲层导电性能缺陷检测方法中，所述基本参数包括电阻率和分布电容。

本发明提供的一种电缆缓冲层导电性能缺陷检测方法，通过模型改进，将缓冲层导电性能模型化，通过对比金属护套空载电流波形和相位，实现对整根电缆进行检测，方法简单，检测高效，解决了无法对在运行电缆检测的难题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种电缆缓冲层导电性能缺陷检测方法的流程示意图；

图2是本发明实施例一中电缆电气建模的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

请参阅附图1，为本发明实施例一提供的一种电缆缓冲层导电性能缺陷检测方法的流程示意图，该方法具体包括如下步骤：

S1、对需要检测的电缆进行电气建模，在电缆的线芯和金属护套之间增加用于反映电缆缓冲层导电性能的电阻和电容。

需要说明的是，本实施例中需要检测的电缆可以是交联聚乙烯(XLPE)电缆。本实施例针对单芯交联聚乙烯电缆，它主要由线芯、内半导电屏蔽层、绝缘层、外半导电屏蔽层、缓冲层、金属护套和外护层组成。缓冲层内的铜丝连通着外导电屏蔽和金属护套，外导电屏蔽和电缆金属护套没有电位差。由于铜丝含量过低或者与金属护套接触不良时，缓冲层内的铜丝无法有效连通外导电屏蔽和金属护套，导致出现电位差，电位差大到一定程度，就会引起外导电屏蔽与金属护套之间的放电，烧蚀绝缘，最终导致电缆故障。

具体的，如图2所示，常规方法对电缆进行电气建模时，电缆线芯和金属护套之间仅考虑电容C1，而本发明在常规电缆模型的基础上，细化了对电缆缓冲层的建模，引入了能反映导电性能的电阻R1和电容C2，其中，R1表征了缓冲层中铜丝连接外导电屏蔽和金属护套的性能，C2表征了缓冲层中气隙的电容效应。

S2、将电缆的线芯一端连接试验电压，另一端悬空或与负载断开，以及将电缆的金属护套一端悬空或经过电压保护器接地，另一端直接接地。

需要说明的是，测试时电缆处于空载状态，避免电流感应的影响。

具体的，所述步骤S2进一步包括：

S2.1、将需要检测的电缆的线芯一端与试验电压源相连，另一端悬空或与负载断开，连接好测量试验电压的电压互感器。

S2.2、将电缆的金属护套一端悬空或经过电压保护器接地，另一端直接接地，并在直接接地点连接好用于测量金属护套空载电流的电流互感器。S3、在电缆的线芯上施加交流试验电压，记录试验电压和金属护套直接接地端的空载试验电流波形。

S4、根据电缆的基本参数和试验电压，仿真计算得出金属护套直接接地端的空载理论电流波形。

其中，所述基本参数包括电阻率、分布电容等。

S5、计算比较空载理论电流波形与空载试验电流波形的相位和幅值，若超过设定阈值，则判定电缆缓冲层导电性能存在缺陷。

需要说明的是，试验电缆不存在破坏性的截断取样；本实施例适用于整根电缆检测，可以是刚出厂的电缆，也可以是在运行的电缆。

结合附图2，本方法提供的技术方案的原理如下：当电缆缓冲层导电性能良好时，电阻R1很小，可忽略，电容C2被短路，此时电缆金属护套的空载电流为纯容性电流，

相位超前电压

约90°，该电流可通过电缆的结构参数计算得出。当电缆缓冲层导电性能存在缺陷时，电阻R2很大，电缆线芯和金属护套之间的阻抗引入了阻性成分，电缆金属护套的空载电流不再是纯容性电流，

相位超前电压

小于90°，幅值也会出现变化。比较计算电流波形与试验电流波形相位和幅值，若超过设定阈值，即可判定电缆缓冲层导电性能存在缺陷。

本发明提供的技术方案在电缆模型优化的基础上，通过对金属护套空载电流相位和幅值的判别来达到检测电缆缓冲层导电性能缺陷的目的，与现有技术中X光检测等方法相比，除了具有简单、快速、批量化等优点，还避免了仅能局部抽样检测和无法检测在运行电缆的缺点。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种电缆缓冲层导电性能缺陷检测方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、对需要检测的电缆进行电气建模，在电缆的线芯和金属护套之间增加用于反映电缆缓冲层导电性能的电阻和电容；

S2、将电缆的线芯一端连接试验电压，另一端悬空或与负载断开，以及将电缆的金属护套一端悬空或经过电压保护器接地，另一端直接接地；

S3、在电缆的线芯上施加交流试验电压，记录试验电压和金属护套直接接地端的空载试验电流波形；

S4、根据电缆的基本参数和试验电压，仿真计算得出金属护套直接接地端的空载理论电流波形；

S5、计算比较空载理论电流波形与空载试验电流波形的相位和幅值，若超过设定阈值，则判定电缆缓冲层导电性能存在缺陷。

2.根据权利要求1所述的电缆缓冲层导电性能缺陷检测方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

S2.1、将需要检测的电缆的线芯一端与试验电压源相连，另一端悬空或与负载断开，连接好测量试验电压的电压互感器；

S2.2、将电缆的金属护套一端悬空或经过电压保护器接地，另一端直接接地，并在直接接地点连接好用于测量金属护套空载电流的电流互感器。

3.根据权利要求1所述的电缆缓冲层导电性能缺陷检测方法，其特征在于，所述基本参数包括电阻率和分布电容。

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