CN110658432B - 一种配电网电缆终端受潮程度评估方法 - Google Patents

一种配电网电缆终端受潮程度评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种配电网电缆终端受潮程度评估方法，包括步骤：评估数据获取、电缆终端受潮模型建立与受潮因子计算和根据受潮因子评估电缆终端受潮程度。本发明的有益效果在于，可高效、准确、安全、方便地对城市配电网用电力电缆终端受潮程度进行评估，避免因电缆终端内受潮程度过于严重而导致的终端爆炸问题，实现其可靠运行。

Description

一种配电网电缆终端受潮程度评估方法
技术领域
本发明涉及电缆终端故障测评领域，特别是一种配电网电缆终端受潮程度评估方法。
背景技术
随着现代城市功能的不断扩展，交联聚乙烯类型电力电缆作为一种具有优异电气性能和机械性能的电力能源输送设施，得到了越来越广泛的应用。但由于交联聚乙烯电缆的绝缘是挤塑成型的整体，使得该类型电缆在投入之初就以防水、防潮性能而得到用户的青睐，得到了大力的推广和大规模的替代原线路，人们也往往忽略了对其的防水分侵入工作，使得在运交联聚乙烯电缆大面积地长年浸泡于积水严重的城市电缆沟中运行。随着投运时间的延长，交联聚乙烯电缆和终端因水分侵入而逐渐导致受潮，受水分侵蚀后，在强电场作用下产生一系列理化作用，在绝缘中沿电场方向形成“水树枝”的现象越来越严重，导致电缆绝缘的击穿事故，实验证明，当运行环境的湿度达到65％以上时，交联聚乙烯电缆绝缘材料就可能形成水树缺陷，严重影响其绝缘性能。受水汽侵蚀，电缆受潮，电缆额定使用寿命远远达不到，也造成电力系统的安全隐患，但目前例行巡检中，针对该问题，仍缺乏对策。
目前，有关敷设于电缆沟中电力电缆终端受潮程度智能化评估方法仍比较匮乏，目前现场所大量应用的检测手段均不是针对于受潮故障，检测效果非常差，而主要的研究也没有关注到该问题，因此给目前城市配电网电力电缆的安全可靠运行造成了极大的困扰。因此，研究配电网电缆终端受潮程度智能化评估方法，并在电缆运行中进行有效地定期监测，对于保障电力电缆的运行可靠性具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种配电网电缆终端受潮程度评估方法。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种配电网电缆终端受潮程度评估方法，包括步骤：
第一步，评估数据获取：
1.1使用频域介电谱测试仪器依次测试电缆终端多个频率点下的复介电常数实部ε′与虚部ε″，测试频率点fx依次为0.001Hz，0.002Hz，0.005Hz，0.01Hz，0.02Hz，0.05Hz，0.1Hz，0.2Hz，0.5Hz，1Hz；其中，x＝1,2，…，10；
1.2进行放电操作；
1.3按照1.1和1.2进行重复测试多次，并取多次测试的平均值，得到测试频率点fx所分别对应的复介电常数实部均值εx′与虚部均值εx″；
第二步：电缆终端受潮模型建立与受潮因子计算，包括
2.1根据频率点fx处电缆终端复介电常数实部均值εx′与虚部均值εx″，建立电缆终端受潮模型，分别求取其基函数Sd(f)和Se(f)，如下：
复介电常数实部均值εx′对应基函数Sd(f)为：
Figure GDA0002582782060000021
Figure GDA0002582782060000022
Sd(f)＝sd1(f-fd)3+sd2(f-fd)2+sd3(f-fd)+sd4
复介电常数虚部均值εx″对应基函数Se(f)为：
Figure GDA0002582782060000031
Figure GDA0002582782060000032
Se(f)＝se1(f-fe)3+se2(f-fe)2+se3(f-fe)+se4
2.2获取介电谱的拟合曲线模型，复介电常数实部ε′-f与虚部ε″-f的模型函数分别为：
Figure GDA0002582782060000033
Figure GDA0002582782060000034
2.3计算受潮因子β，
Figure GDA0002582782060000035
第三步：根据受潮因子β评估电缆终端受潮程度。
本发明的有益效果在于，可高效、准确、安全、方便地对城市配电网用电力电缆终端受潮程度进行评估，避免因电缆终端内受潮程度过于严重而导致的终端爆炸问题，实现其可靠运行。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
第一步，评估数据获取
电网公司在进行城市配电网电缆例行检查过程中，选定需进行受潮程度评估的电缆终端，断开终端与其他电气设备的连接，使用频域介电谱测试仪器，分别将高压输出口和低压输入口连接至终端的缆芯金属螺栓处和接地线金属部分，并在高压输出口使用螺母紧密扣紧，连接部位均使用绝缘胶带缠绕；
将所述电缆终端与频域介电谱测试仪器各部分按照上述方式进行连接后，打开频域介电谱测试仪器所配套的计算机，检测电缆终端内部潮湿度情况，计算机每30min测试并记录一次数据，不同测试间间隔10min，持续记录2小时，记录规则为：
①频域介电谱测试仪器依次测试电缆终端多个频率点下的复介电常数实部ε′与虚部ε″，测试频率点fx依次为0.001Hz，0.002Hz，0.005Hz，0.01Hz，0.02Hz，0.05Hz，0.1Hz，0.2Hz，0.5Hz，1Hz，取x＝1,2，…，10，并分别得到所对应复介电常数实部εy′与虚部εy″；②将高压输出口和低压输入口与终端的缆芯金属螺栓处和接地线金属部分分别断开连接，接电线就近与电缆沟内的接地装置连接，进行放电操作10min；③继续重复步骤①和②，进行重复测试，共重复测试三次，用时2小时，取三次测试的平均值，即测试频率点fx为0.001Hz，0.002Hz，0.005Hz，0.01Hz，0.02Hz，0.05Hz，0.1Hz，0.2Hz，0.5Hz，1Hz，取x＝1,2，…，10，所分别对应的复介电常数实部均值εx′与虚部均值εx″；
第二步：电缆终端受潮模型建立与受潮因子计算
2.1根据上述第一步的步骤，测试出频率点fx处电缆终端复介电常数实部均值εx′与虚部均值εx″，建立电缆终端受潮模型，分别求取其基函数Sd(f)和Se(f)，
其中，复介电常数实部均值εx′对应基函数Sd(f)为：
Figure GDA0002582782060000051
Figure GDA0002582782060000052
Sd(f)＝sd1(f-fd)3+sd2(f-fd)2+sd3(f-fd)+sd4,d＝1,2,...,8(3)
复介电常数虚部均值εx″对应基函数Se(f)为：
Figure GDA0002582782060000053
Figure GDA0002582782060000054
Se(f)＝se1(f-fe)3+se2(f-fe)2+se3(f-fe)+se4,e＝1,2,...,8 (6)
2.2获取介电谱的拟合曲线模型，复介电常数实部均值ε′-f与虚部均值ε″-f的模型函数分别为：
Figure GDA0002582782060000061
Figure GDA0002582782060000062
2.3定义并计算受潮因子β，估计电缆终端受潮状态或程度：
Figure GDA0002582782060000063
第三步：评估待测电缆终端受潮状态，根据第一步和第二步中所得到的受潮因子β，进行电缆终端受潮程度的判断和评估。可参考使用以下的方法：
设置作为判断依据的阈值b1、b2，
当b1≤β<b2时，电缆终端出现水分侵入，可判定电缆终端受潮程度为中度，需进行实时监测；
当β≥b2时，电缆终端出现较为严重的水分侵入，可判定电缆终端受潮程度为重度，需进行更换或进一步检测处理。
其中，b1取值为5，b2取值为7.5。
根据电力电缆终端运行环境的差异，可调整b1、b2的大小，使之更加适用于指导所有应用电缆现场的电缆终端受潮状态评估工作。

Claims (1)

1.一种配电网电缆终端受潮程度评估方法，其特征在于，包括步骤：
第一步，评估数据获取：
1.1使用频域介电谱测试仪器依次测试电缆终端多个频率点下的复介电常数实部ε′与虚部ε″，测试频率点fx依次为0.001Hz，0.002Hz，0.005Hz，0.01Hz，0.02Hz，0.05Hz，0.1Hz，0.2Hz，0.5Hz，1Hz；其中，x＝1,2，…，10；
1.2进行放电操作；
1.3按照1.1和1.2进行重复测试多次，并取多次测试的平均值，得到测试频率点fx所分别对应的复介电常数实部均值εx′与虚部均值εx″；
第二步：电缆终端受潮模型建立与受潮因子计算，包括
2.1根据频率点fx处电缆终端复介电常数实部均值εx′与虚部均值εx″，建立电缆终端受潮模型，分别求取其基函数Sd(f)和Se(f)，如下：
复介电常数实部均值εx′对应基函数Sd(f)为：
Figure FDA0002582782050000011
Figure FDA0002582782050000012
Sd(f)＝sd1(f-fd)3+sd2(f-fd)2+sd3(f-fd)+sd4
复介电常数虚部均值εx″对应基函数Se(f)为：
Figure FDA0002582782050000013
Figure FDA0002582782050000021
Se(f)＝se1(f-fe)3+se2(f-fe)2+se3(f-fe)+se4
2.2获取介电谱的拟合曲线模型，复介电常数实部ε′-f与虚部ε″-f的模型函数分别为：
Figure FDA0002582782050000022
Figure FDA0002582782050000023
2.3计算受潮因子β，
Figure FDA0002582782050000024
第三步：根据受潮因子β评估电缆终端受潮程度。
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