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XLPE電纜水樹枝老化的診斷方法2025/05/13

試驗研究表明，可以通過以下幾個方式診斷XLPE電纜水樹枝老化：1）絕緣電阻XLPE電纜中的水樹枝數量越多，長度越長，電纜的絕緣電阻率下降越大，直流泄漏電流也會相應的增大。表1電纜老化評判標準—絕緣電阻RR(MS2)說明10000正常1000-10000存在貫穿性水樹枝貫穿性水樹大量增加，耐壓顯著下降2）tanδ給XLPE電纜絕緣加上交流電壓時，XLPE絕緣將等價為C和R的并聯(lián)電路，介質損耗角正切表示為下式：tanδ=1/ωCR理論上，XLPE材料的tanδ≈0.001，出現水樹枝后，C將變大，R

XLPE電纜絕緣電樹枝老化機理2025/05/13

電樹枝電樹枝是一種發(fā)生在聚合物絕緣材料(如XLPE)中電致裂紋現象，它是在聚合物的局部區(qū)域內，由于雜質、氣泡等缺陷造成的局部電場集中所導致的局部微擊穿，進而形成樹枝狀放電破壞通道，因其形狀與樹枝相似而得名。電樹枝一旦產生，便以較快的速度發(fā)展，是一種嚴重威脅電纜安全運行的電老化現象，這也是電樹枝區(qū)別于水樹枝的重要特征之一。自從20世紀50年代末在高聚物絕緣介質中發(fā)現電樹枝以來，人們對電樹枝現象進行了廣泛持久的研究工作，對電樹枝機理的認識也越來越深入。

電樹枝引發(fā)的陷阱理論2025/05/13

隨著對XLPE電纜絕緣中空間電荷研究的深入，研究人員逐漸認同了使用“陷阱”這個概念來描述空間電荷駐留位置。“陷阱”的概念來源于半導體物理學，對于半導體而言，研究對象是無機晶體材料，它們具有明確的能級機構，可以使用摻雜的方法定量控制材料中的陷阱能級分布來調制波函數，控制量子陷的深度和分布，實現所需的功能。而對于像XLPE絕緣這樣的高分子聚合物，由于其結構的不規(guī)整性，波函數不連續(xù)，因此無法應用量子力學的方程定量的求解波函數。J.E.Kalk等運用LCAO法對聚乙烯的能帶結構進行了近似計算，認為對聚乙

影響電樹枝生長的因素2025/05/13

電樹枝引發(fā)之后，初始電樹枝出現在電極之前大約幾微米的范圍內，樹管直徑約為0.1μm，當它生長到大約10μm(這是在氣壓下能夠支持局部放電的最小的氣孔尺寸)時，可以檢測到的視在放電量約為0.05-0.1pC局部放電脈沖。同時伴隨著比電樹枝引發(fā)前的電致發(fā)光現象更強烈的局部放電發(fā)光現象，從此，電樹枝開始逐漸生長。XLPE電纜中電樹枝生長過程非常復雜，受到很多因素的影響。如局部放電、電場、空間電荷分布、通道的電導、氣體的壓力、機械應力、填料、復合介質、結晶狀態(tài)、材料中的微孔、低密度區(qū)、運行環(huán)境等。1）外

水樹枝的類型2025/05/13

目前對水樹枝的發(fā)生和生長的機理并沒有認識清楚，因此無法對水樹枝作出明確細致的分類。本文按照水樹枝產生的起點不同，把水樹枝大體分成如下三類：1）內導型水樹枝內導型水樹枝是以電纜內半導體層作為起點的水樹枝。當內半導體層與電纜主絕緣層交接面有毛刺等不均勻部分存在時容易產生水樹枝。2）蝴蝶型水樹枝蝴蝶型水樹枝是以主絕緣中的雜質和氣泡為起點的水樹枝。3）外導型水樹枝外導型水樹枝是以電纜主絕緣外半導體層為起點的水樹枝。內導型水樹枝和外導型水樹枝，在沒有半導體層時可從與水相接處的界面產生。當內、外半導體層使用

XLPE電纜絕緣缺陷產生的原因2025/05/13

電纜絕緣缺陷XLPE電纜老化的起點為氣隙、雜質、凸起毛刺等缺陷，這些缺陷再加上電場、熱、機械力、環(huán)境(水的存在)等老化因素，就會以局部放電、水樹枝、電樹枝等老化形態(tài)表現出來，但最終都歸結于電樹枝而導致絕緣擊穿。造成XLPE電纜絕緣缺陷的原因是多方面的，對此本文就電纜生產、電纜運輸、電纜安裝和電纜運行4個方面對其進行分析。1）電纜生產在電纜生產過程中造成絕緣出現缺陷的原因有很多：，XLPE電纜生產過程中的生產工藝欠佳，例如采用1+2工藝而不是采用三層共擠交聯(lián)工藝；第二，生產環(huán)境潔凈度不高，生產過程

水樹枝的定義2025/05/13

在交流電場和水分的共同作用下，水樹枝是絕緣材料發(fā)生降解的一種現象，具體表現為：1）同時存在水和電場時才會發(fā)生水樹枝，但水樹枝在極少的潮氣和較低的電場下也可以生長。2）性。即使水樹枝中的水分蒸發(fā)了，水樹枝也不會消失。3）水樹枝是直徑在0.1至幾個微米的充滿水的氣隙集合。4）絕緣材料中的雜質、氣泡和絕緣內外半導體層的凹凸處等局部高電場的地方極易發(fā)生水樹枝。5）交變電場比直流電場更容易發(fā)生水樹枝，交變電場頻率越高，水樹枝發(fā)展速度越快。6）溫度越高，越容易發(fā)生水樹枝。7）水樹枝不是短路也不是擊穿。

XLPE電纜絕緣在線檢測方法存在的問題2025/05/13

電纜絕緣在線檢測綜上所述，XLPE電纜絕緣在線檢測的研究已取得了大量的研究成果，但在實際應用中還存在一些急需解決的問題。1）直流成分法的被測電流十分微小，通常在納安級，且容易受到雜散電流和金屬屏蔽層絕緣電阻的影響，因此較難在現場實際應用。而分布式光纖溫度測量法安裝復雜，成本較高，也不宜大范圍推廣。2）接地線電流法和在線tanδ法是近幾年提出的方法，目前大多數研究成果集中在軟件仿真和實驗室仿真研究中，在現場應用較少，現場運行經驗不多；而且已有的方法只適合于測量金屬屏蔽層單端接地的短距離電纜線路，而

水樹枝的產生2025/05/13

水樹枝的產生可以分為兩個階段。個階段：絕緣體中不規(guī)則部分的水產生局部的凝縮。在電纜制造過程中和從外部環(huán)境侵入的少量水在絕緣物中是均勻分布的，但水分子在電場作用下，因極化而產生極化遷移，被不規(guī)則部分所吸引，逐漸積累產生水氣的局部過飽和狀態(tài)。第二階段：在不規(guī)則部分的微空隙和多孔性不純物的自由空間產生液態(tài)的水。這個階段為水樹枝的成長階段，其過程是由一種機理造成還是幾種不同機理綜合作用的結果，至今沒有確切的定論，但極化遷移的作用是存在的。其次某種“泵浦效應”使局部壓力上升，微孔擴大和引起機械損傷。除此之

XLPE電纜簡介2025/05/13

XLPE電纜交聯(lián)聚乙烯(XLPE)屬于固體絕緣，它是由聚乙烯(PE)加入交聯(lián)劑擠出成形后，經過化學或物理方法交聯(lián)成交聯(lián)聚乙烯。目前世界上已研究開發(fā)500kVXLPE電纜和附件的國家為日本(藤倉、日立、住友、古河等公司)、法國(Alcatel公司)、瑞典(ABB公司)和德國(Siemens公司)。其中在中國投入運行的500kVXLPE電纜和附件的制造商為日本日立公司、藤倉公司以及瑞典ABB公司(應用于中國大朝山水電站)。國內已經和正在試制500kV電力電纜的企業(yè)有河北寶豐電纜集團公司、青島漢河電纜

XLPE電纜局部放電硬件去干擾方法2025/05/12

電纜局放檢測現場環(huán)境中存在強烈的電磁干擾，甚至可能會掩蓋待測的局部放電信號，所以干擾的抑制成為電纜局部放電在線監(jiān)測中的關鍵技術之一。干擾可分為兩大類：連續(xù)周期性干擾（窄帶干擾）和脈沖型干擾（寬帶干擾）。連續(xù)周期性干擾主要來自電力系統(tǒng)的載波通訊，其頻率為3-500kHz。另外無線電廣播也是重要的干擾來源，其頻率通常在1MHz一下。脈沖性干擾可分為周期性脈沖干擾和隨機性脈沖干擾兩類。周期性脈沖干擾在每個工頻周期中周期性的出現，常來自于電力電子器件的晶閘管整流設備，其脈寬約30μs，頻率分布在0-1M

高壓XLPE電纜局部放電常用檢測方法綜述2025/05/12

局部放電檢測方法有很多種，可分為非電量檢測和電量檢測兩種。非電量檢測法有局部放電聲測法，光測法，紅外熱像法，紫外成像法，色譜分析法等。對于電纜而言，應用電聲測法進行電纜的故障定位，應用紅外熱像法和紫外成像法檢測電纜附件，其他方法較少采用。電量檢測法主要有脈沖電流法，電磁耦合法，差分法，UHF局部放電檢測法。a）脈沖電流法脈沖電流法（ERA法，英國電氣協(xié)會提出）是一種、應用廣泛的局部放電測試方法，國際電工委員會（IEC）專門制定了相關標準（IEC270），規(guī)定了工頻交流電壓下局部放電的測試方法。基

接地線電流法2025/05/12

接地線電流法是根據XLPE電纜伴隨水樹枝老化后會出現電容量以及tanδ增加的傾向，在金屬屏蔽層接地線端進行電流測量的方法。當電纜金屬屏蔽層單端接地，接地線電流包括容性電流和阻性電流，其中主要為流經電纜主絕緣的容性電流。當電纜主絕緣逐漸劣化，容性電流和阻性電流都會逐漸增大，因此所測的接地線電流也會逐漸增大。加速老化試驗研究表明，電纜老化前后的接地線電流幾會發(fā)生變化。因此，通過監(jiān)測流過電纜接地線電流的變化情況，可以反映電纜的老化情況。接地線電流幅值的大小與電纜電壓等級和長度有關。一般可達到安培級，比

電纜局部放電檢測2025/05/12

在電場作用下，絕緣系統(tǒng)中只有部分區(qū)域發(fā)生放電，但尚未擊穿，這種現象稱之為局部放電。局部放電可以發(fā)生在導體邊緣，也可能發(fā)生在絕緣體的表面或內部，發(fā)生在表面的稱為表面局部放電，發(fā)生在內部的稱為內部局部放電。1963年荷蘭NKF電纜廠F.H.Kreuger博士發(fā)表了他1957-1960年實驗研究的論文和《局部放電檢測技術》一書，分析了局部放電對絕緣品質的影響，發(fā)明了平衡電橋測量方法、標準針電極放電源以及可應用于電纜成品和半成品的局部放電測量方法，奠定了電纜局部放電測量技術基礎。此后，國際大電網會議(C

XLPE電纜局部放電軟件去干擾方法2025/05/12

雖然采取硬件去干擾措施在一定程度上抑制了干擾對局部放電脈沖信號測量的影響，但是由于傳感器的噪聲，以及監(jiān)測設備本身也產生很多噪聲，因此硬件去干擾有一定的局限性。必須進一步的采用軟件去干擾的方法。隨著數字測量系統(tǒng)的采用，以及數字信號處理技術的發(fā)展，出現了很多軟件去干擾的方法。主要有傅里葉分析，小波變換、經驗模態(tài)分解，自適應濾波等。a）傅里葉分析對混有窄帶干擾的檢測信號在頻域抑制干擾，再將其變換為時域信號，這種抑制窄帶干擾的方法稱為頻域處理法。通過頻域處理法抑制窄帶干擾的基礎是傅里葉分析或快速傅里葉變

在線tanδ法2025/05/12

XLPE電纜tanδ反應了電纜絕緣缺陷的平均程度，研究表明,tanδ隨電纜中水樹枝數量或水樹枝長度的增加而變大的趨勢是明顯的，但分散性較大。測量電源電壓和接地線電流的相位差，得到tanδ的大小，在線監(jiān)測tanδ可以用來分析XLPE電纜絕緣狀態(tài)的歷史發(fā)展趨勢。tanδ在線監(jiān)測的原理方法主要有兩種：一種是硬件直接測量相位角，主要有過零點相位比較法、電壓比較器法等；另一種是采用軟件實現的方法，主要是通過A/D轉換把監(jiān)測信號變成數字量，然后使用數字信號處理的方法求得tanδ，主要有諧波分析法。由于XLP

分布式光纖溫度測量法2025/05/12

電纜溫度在線監(jiān)測任何電纜事故的發(fā)生、發(fā)展都有一個時間過程，而且常伴隨有局部溫度升高。許多物理特性的變化都直接反映在溫度的變化上，溫度己成為判斷電纜運行是否正常的關鍵因素之一。因此對電纜進行實時溫度監(jiān)測的意義越來越大。電纜溫度在線監(jiān)測按照測溫點的分布情況可分為兩大類：點散式在線溫度監(jiān)測和分布式光纖溫度測量法。點散式在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)只對電纜終端、中間接頭等故障多發(fā)處進行溫度監(jiān)測，采用熱電偶、熱電阻、紅外線式溫度計或者光纖、光柵等進行溫度采集，采用CAN總線或光纖進行數據傳輸。分布式光纖溫度測量系統(tǒng)利

110-220KV XLPE電纜絕緣在線檢測-直流成分法2025/05/12

在線檢測直流電流1987年，K.Sona等人通過大量試驗，提出了在線檢測直流電流來判斷運行中電纜主絕緣老化的方法，即直流成分法。在XLPE電纜有樹枝狀放電時，樹枝與地電位之間有類似針一板電極的整流作用。在運行電壓作用下，在輸電線、電纜線芯、XLPE電纜、電纜接地線、接地保護用電壓互感器、輸電線構成的回路中會有微弱的直流成分電流流過。樹枝發(fā)展的越長，密度越大，直流成分的電流越大。通過測量電纜接地線中的直流成分，可實現對電纜主絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)測。目前常用的評判標準為：良好：小于1nA；需注意(輕度)

電纜絕緣在線檢測的重要意義2025/05/12

電纜局放檢測電力電纜的可靠性在很大程度上取決于其絕緣性能。長期以來，一直按照DL/T596-2006《電氣設備預防性試驗規(guī)程》的規(guī)定，定期對電氣設備進行預防性試驗，以保證設備在電力系統(tǒng)中安全可靠的運行，限度防止安全事故的發(fā)生。預防性試驗可分為非破壞性試驗和破壞性試驗兩大類。非破壞性試驗也稱為絕緣特性試驗，是指在較低的電壓下或是用其他不會損傷絕緣的辦法來測量絕緣的各種特性，以此間接判斷絕緣狀況。對于電纜而言包括絕緣電阻測量、直流泄漏電流測量，介質損耗角正切值測量。這類試驗不會損傷設備的絕緣性能，只

障礙物對UHF電磁波的繞射作用2025/05/12

波的繞射(也稱衍射)指的是當波在傳播的過程中遇到障礙物，能夠從障礙物的邊緣繞過，之后進入幾何陰影區(qū)繼續(xù)傳播的一種現象。當一束幾何光學射線傳播過程中遇到物體時，如果物體的是不連續(xù)的，就將會發(fā)生繞射現象。凱勒曾經提出了一種稱為“幾何繞射理論”的方法，它能夠對高頻的電磁場進行理論上的計算。這種方法將一種新的繞射射線進行引入，它能夠消除陰影邊界上場的不連續(xù)性。它有以下三點基本概念：(1)繞射場將會隨著繞射射線進行傳播，使用費瑪原理能夠進行射線軌跡的確定；(2)繞射僅僅由物體上繞射點臨域中的物理特性與幾何