高壓XLPE電纜絕緣診斷技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國(guó)電纜制造工藝的不斷提升，110kV電壓等級(jí)及以上高壓交聯(lián)聚乙烯(CrossLinked Polyethylene，XLPE)電纜在城網(wǎng)改造與建設(shè)過程中獲得了廣泛應(yīng)用，儼然成為電網(wǎng)中重要輸配電設(shè)備之一。高壓XLPE電纜在送電過程中會(huì)受到外界諸如電、熱、機(jī)械力等不利因素影響，若不及時(shí)掌握其絕緣狀態(tài)并采取相應(yīng)維護(hù)措施很有可能導(dǎo)致其絕緣擊穿并引發(fā)事故。針對(duì)XLPE電纜的絕緣檢測(cè)，預(yù)防性試驗(yàn)已凸顯其弊端，在線監(jiān)測(cè)理念逐步受到認(rèn)可，但是將現(xiàn)

2、有在線監(jiān)測(cè)方法用于高壓交聯(lián)聚乙烯電纜的絕緣故障診斷并不完全可靠，因此，本文以110kV XLPE電纜為對(duì)象進(jìn)行了如下研究:
　　首先，闡述電纜絕緣故障檢測(cè)的深刻意義，總結(jié)國(guó)內(nèi)外XLPE電纜絕緣檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀，分析常用電纜絕緣故障檢測(cè)方法的局限性，并討論高壓XLPE電纜絕緣診斷的關(guān)鍵問題及其今后發(fā)展方向。
　　其次，深入研究XLPE電纜的絕緣老化基礎(chǔ)理論。在分析高壓XLPE電纜基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析交聯(lián)聚乙烯絕緣中水樹

3、枝、局部放電、電樹枝的形成、發(fā)展與老化過程，總結(jié)影響電纜絕緣老化的外在因素，為后續(xù)章節(jié)探討高壓XLPE電纜的絕緣診斷問題奠定理論基礎(chǔ)。
　　然后，針對(duì)不同接地方式下高壓XLPE電纜的絕緣診斷技術(shù)分別展開討論。對(duì)于單端接地XLPE電纜的絕緣診斷，指出現(xiàn)階段采用單一絕緣在線監(jiān)測(cè)方法的不足，提出“絕緣綜合評(píng)估”的思想，并將模糊理論應(yīng)用其中，建立110kV XLPE電纜模糊絕緣綜合評(píng)估模型，該模型采用模糊層次分析法替代原有的層次分析法對(duì)各

4、絕緣參數(shù)進(jìn)行權(quán)重分配，改進(jìn)了層次分析法中存在的判斷矩陣一致性問題，同時(shí)在模糊綜合評(píng)估過程中引入相對(duì)劣化度概念，使得該模型的模糊診斷矩陣更貼近電纜實(shí)際劣化情況。算例分析表明了模糊絕緣綜合評(píng)估模型的有效性，為單端接地高壓XLPE電纜的絕緣診斷提供了一種新的研究思路。
　　對(duì)于交叉互聯(lián)接地XLPE電纜的絕緣診斷，根據(jù)流過電纜屏蔽層的電流為工頻（同頻同相位）向量及同頻率下向量能進(jìn)行結(jié)合運(yùn)算的特性，按照交叉互聯(lián)等值電路對(duì)各交叉互聯(lián)點(diǎn)的接地線

5、電流合成情況進(jìn)行向量運(yùn)算，得到流過各段主絕緣的電流和加載在各段主絕緣上的電壓，依據(jù)阻抗定律對(duì)各段電纜的主絕緣進(jìn)行絕緣狀況判斷，并通過仿真計(jì)算驗(yàn)證了向量分析法的有效性。
　　最后，設(shè)計(jì)以監(jiān)測(cè)高壓XLPE電纜接地線電流為目的的絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括原始信號(hào)采集、原始信號(hào)調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理、信號(hào)傳輸及后臺(tái)監(jiān)測(cè)等幾個(gè)主要模塊。下位機(jī)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)單元中的原始信號(hào)采集模塊采用LEM HO-10-P/SP33型非接觸式電流傳感器，可

6、滿足電纜接地線電流高精度的采集要求;原始信號(hào)調(diào)理包括電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路、鎖相倍頻電路及限幅電路;A/D轉(zhuǎn)換模塊采用12位逐次比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換器MAX199;信號(hào)處理模塊選用低功耗、高性能的單片機(jī)AT89C55，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的外圍接口電路。系統(tǒng)軟件部分對(duì)數(shù)據(jù)采集、串口通信、數(shù)據(jù)計(jì)算程序進(jìn)行了設(shè)計(jì)，上位機(jī)監(jiān)控單元采用RS485通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)與后臺(tái)的通信、并采用DAO和動(dòng)態(tài)圖形顯示方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析的程序?qū)崿F(xiàn)。