CN114217146A - 一种用于分析配网电缆水树枝劣化阶段判定的直流积分电荷测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于分析配网电缆水树枝劣化阶段判定的直流积分电荷测量方法，将所测电缆导体的线芯连接至直流稳压电源，将电缆铜屏蔽层连接至皮安表进行电荷的积分测量，能够较准确的完成对与电缆直流积分电荷的测量，可以用于不同水树枝劣化阶段的电缆，为定量评估水树枝劣化状态研究奠定了实验基础。
Description
技术领域
本发明属于电缆绝缘测试技术领域，具体涉及一种用于分析配网电缆水树枝劣化阶段判定的直流积分电荷测量方法。
背景技术
10kV及35kV配网电缆作为整个电力系统的重要组成部分，其绝缘性能受到人们的广泛关注。电缆的设计寿命一般为20到30年，而实际运行中的电缆常因绝缘局部劣化或破损等局部潜伏性缺陷诱发永久性故障，电缆故障一旦发生，将导致大型电气系统的停运甚至失控，造成严重的经济损失和社会影响。城市供电系统中的电力电缆敷设于电缆沟或直接埋于地下，其在温度、电应力、机械力、水分、油质、有机化合物、碱、酸、微生物等的作用下，绝缘易受到腐蚀渗透而形成绝缘局部缺陷，同时，地下电力电缆常会因机械外力而发生绝缘破坏，最终导致电缆永久性故障。据调查，电力电缆绝缘局部缺陷导致的事故约占电缆设备事故的40％左右。因此，提高电力电缆绝缘局部缺陷尤其是水树枝的检测水平是保障电力系统稳定运行的关键。
现有的电缆无损测量方法以超低频介损测量法和局部放电在线监测法为主。对于测试电缆施加超低频交流电压，由于绝缘材料的介质损耗角tanδ会随着频率的增大而增大，因此考虑降低测量频率，在较低测量频率下测量有助于提高精度和灵敏度。而局部放电在线监测能够充分的对于电缆内部局部放电进行响应，而一般电缆的电树枝故障等都伴生有大量局部放电信号，因此该方法也能够测试电缆绝缘状态。
上述两种方法均有缺点，超低频介损测量法需要的电压较高，测试时可能会对电缆内部引入新的缺陷，而局部放电在线监测易受其他信号干扰，目前尚未有实验方法实现无损且精确较高的电缆绝缘状态评估。而现有的方法也都无法有效的评估当前的水树发展阶段。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于分析配网电缆水树枝劣化阶段判定的直流积分电荷测量方法。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种用于分析配网电缆水树枝劣化阶段判定的直流积分电荷测量方法，其特征在于：所述测量方法的步骤为：
步骤1：配网电缆水树枝劣化阶段样品制备：所述制备过程使用的制备装置包括电缆导体、电阻及等离子体电源，所述电缆导体、电阻及等离子体电源依次连接，所述等离子体电源连接至接地端，所述电缆导体外侧同轴设置有电缆铜屏蔽层，所述电缆铜屏蔽层中段外部包裹有PVC管，所述PVC管内灌注有NaCl溶液；
所述制备过程的步骤为：
1)取长度为1～5m的电缆导体，在电缆导体中部使用刀片切入主绝缘，保留电缆铜屏蔽层与外半导电层，刀片切入后使刀片尖端位置距离内半导电层2mm模拟水树枝生长区域大小；
2)将刀片由电缆导体拔出，使用PVC管包裹刀口位置形成水槽，向水槽内注入NaCl饱和溶液；
3)将上述电缆导体置入真空箱内，抽真空并保持真空状态20min，保证NaCl饱和溶液充分进入刀口位置；
4)使用等离子体电源将频率3kHz、电压3kV的电压信号施加于电缆导体与电缆铜屏蔽层之间，施加1～10天电压，每间隔1天测量1次积分电荷；
步骤2：配网电缆水树枝劣化阶段直流积分电荷测量：所述测量使用的测量装置包括电缆导体、电阻、直流稳压电源及皮安表，所述电缆导体、电阻及直流稳压电源依次连接，所述电缆导体外侧同轴设置有电缆铜屏蔽层，所述电缆铜屏蔽层中段外部包裹有PVC管，所述PVC管内灌注有NaCl溶液，所述电缆铜屏蔽层连接至所述皮安表，所述皮安表与所述直流稳压电源共同连接至接地端；
所述测量方法的步骤为：
1)将皮安表调节至电荷测量档，皮安表设置为自动触发模式，开启皮安表的测量开关；
2)开启直流稳压电源的开关，旋转直流稳压电源的调压旋钮；
3)保持电压稳定，测量10min电缆铜屏蔽层积分电荷；
4)关闭皮安表的测量开关，读取皮安表的测量数据。
而且，所述步骤2中的直流稳压电源为电压低于50V的低纹波直流稳压电源。
而且，所述步骤2中皮安表的型号为B2983A，最小量程为2pA，最大读取速率为20000读数每秒。
而且，所述步骤2中，直流稳压电源的升压时间为2s。
本发明的优点和有益效果为：
1、本发明用于分析配网电缆水树枝劣化阶段判定的直流积分电荷测量方法，可用于测量10min内高压电缆的积分电荷变化量，电源确定为1kV高压稳压低纹波电源，相比于其它方法，测试电压较小，测试过程中不会对电缆绝缘性能产生影响。
2、本发明用于分析配网电缆水树枝劣化阶段判定的直流积分电荷测量方法，测试电压较为稳定，测试结果受电源影响小，保证了测试方法的可行性。
3、本发明用于分析配网电缆水树枝劣化阶段判定的直流积分电荷测量方法，使用的电荷测量装置结构简单，操作简便，成本较低，测试结果稳定，且测量时间较短，可以快速测量电缆直流积分电荷量，为电缆绝缘状况快速评估提高了研究途径，从而对验证和完善配网电缆水树枝劣化状态评估具有重要意义；测试结束后，可以依据积分电荷量较精确的评估不配网电缆水树枝劣化程度。
附图说明
图1为本发明配网电缆水树枝劣化阶段样品制备装置结构示意图；
图2为本发明配网电缆水树枝劣化阶段直流积分电荷测量装置结构示意图。
附图标记说明
1-电缆铜屏蔽层；2-PVC管；3-电缆导体；4-电阻；5-等离子体电源；6-接地端；7-皮安表；8-直流稳压电源。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，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。
一种用于分析配网电缆水树枝劣化阶段判定的直流积分电荷测量方法，其特征在于：所述测量方法的步骤为：
步骤1：配网电缆水树枝劣化阶段样品制备：制备过程使用的制备装置如图1所示，包括电缆导体3、电阻4及等离子体电源5，所述电缆导体、电阻及等离子体电源依次连接，所述等离子体电源连接至接地端6，所述电缆导体外侧同轴设置有电缆铜屏蔽层1，所述电缆铜屏蔽层中段外部包裹有PVC管2，所述PVC管内灌注有NaCl溶液；
所述制备过程的步骤为：
1)取长度为1～5m的电缆导体，在电缆导体中部使用刀片切入主绝缘，保留电缆铜屏蔽层与外半导电层，刀片切入后使刀片尖端位置距离内半导电层2mm模拟水树枝生长区域大小；
2)将刀片由电缆导体拔出，使用PVC管包裹刀口位置形成水槽，向水槽内注入NaCl饱和溶液；
3)将上述电缆导体置入真空箱内，抽真空并保持真空状态20min，保证NaCl饱和溶液充分进入刀口位置；
4)使用等离子体电源将频率3kHz、电压3kV的电压信号施加于电缆导体与电缆铜屏蔽层之间，施加1～10天电压，每间隔1天测量1次积分电荷；
步骤2：配网电缆水树枝劣化阶段直流积分电荷测量：所述测量使用的测量装置包括电缆导体、电阻、直流稳压电源8及皮安表7，所述电缆导体、电阻及直流稳压电源依次连接，所述直流稳压电源为电压低于50V的低纹波直流稳压电源，所述皮安表的型号为B2983A，最小量程为2pA，最大读取速率为20000读数每秒，所述电缆导体外侧同轴设置有电缆铜屏蔽层，所述电缆铜屏蔽层中段外部包裹有PVC管，所述PVC管内灌注有NaCl溶液，所述电缆铜屏蔽层连接至所述皮安表，所述皮安表与所述直流稳压电源共同连接至接地端；
所述测量方法的步骤为：
1)将皮安表调节至电荷测量档，皮安表设置为自动触发模式，开启皮安表的测量开关；
2)开启直流稳压电源的开关，旋转直流稳压电源的调压旋钮，直流稳压电源的升压时间为2s；
3)保持电压稳定，测量10min电缆铜屏蔽层积分电荷；
4)关闭皮安表的测量开关，读取皮安表的测量数据。
通过图2装置的测量，说明随着水树枝劣化程度的提高，直流积分电荷曲线的斜率也会增长，本发明可以起到电缆水树枝劣化评估的效果。
本发明为了解决其他绝缘评估方法往系统引入新的缺陷和评估精度不够的问题，提出了一种用于配网电缆水树枝劣化阶段的直流积分电荷实验装置及测量方法，对电缆绝缘击穿灾害的防治具有重要的意义。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (4)
1.一种用于分析配网电缆水树枝劣化阶段判定的直流积分电荷测量方法，其特征在于：所述测量方法的步骤为：
步骤1：配网电缆水树枝劣化阶段样品制备：所述制备过程使用的制备装置包括电缆导体、电阻及等离子体电源，所述电缆导体、电阻及等离子体电源依次连接，所述等离子体电源连接至接地端，所述电缆导体外侧同轴设置有电缆铜屏蔽层，所述电缆铜屏蔽层中段外部包裹有PVC管，所述PVC管内灌注有NaCl溶液；
所述制备过程的步骤为：
1)取长度为1～5m的电缆导体，在电缆导体中部使用刀片切入主绝缘，保留电缆铜屏蔽层与外半导电层，刀片切入后使刀片尖端位置距离内半导电层2mm模拟水树枝生长区域大小；
2)将刀片由电缆导体拔出，使用PVC管包裹刀口位置形成水槽，向水槽内注入NaCl饱和溶液；
3)将上述电缆导体置入真空箱内，抽真空并保持真空状态20min，保证NaCl饱和溶液充分进入刀口位置；
4)使用等离子体电源将频率3kHz、电压3kV的电压信号施加于电缆导体与电缆铜屏蔽层之间，施加1～10天电压，每间隔1天测量1次积分电荷；
步骤2：配网电缆水树枝劣化阶段直流积分电荷测量：所述测量使用的测量装置包括电缆导体、电阻、直流稳压电源及皮安表，所述电缆导体、电阻及直流稳压电源依次连接，所述电缆导体外侧同轴设置有电缆铜屏蔽层，所述电缆铜屏蔽层中段外部包裹有PVC管，所述PVC管内灌注有NaCl溶液，所述电缆铜屏蔽层连接至所述皮安表，所述皮安表与所述直流稳压电源共同连接至接地端；
所述测量方法的步骤为：
1)将皮安表调节至电荷测量档，皮安表设置为自动触发模式，开启皮安表的测量开关；
2)开启直流稳压电源的开关，旋转直流稳压电源的调压旋钮；
3)保持电压稳定，测量10min电缆铜屏蔽层积分电荷；
4)关闭皮安表的测量开关，读取皮安表的测量数据。
2.根据权利要求1所述的用于分析配网电缆水树枝劣化阶段判定的直流积分电荷测量方法，其特征在于：所述步骤2中的直流稳压电源为电压低于50V的低纹波直流稳压电源。
3.根据权利要求1所述的用于分析配网电缆水树枝劣化阶段判定的直流积分电荷测量方法，其特征在于：所述步骤2中皮安表的型号为B2983A，最小量程为2pA，最大读取速率为20000读数每秒。
4.根据权利要求1所述的用于分析配网电缆水树枝劣化阶段判定的直流积分电荷测量方法，其特征在于：所述步骤2中，直流稳压电源的升压时间为2s。
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