一种交联聚乙烯电缆局部放电检测装置的研制

交联聚乙烯电缆绝缘中局部放电测试方法交联聚乙烯电缆绝缘中局部放电测试方法是电气工程领域中最基础、最重要的一个测试方法之一。

这种方法可以对电缆绝缘中可能存在的缺陷进行检测，保证电缆质量和电力系统的稳定性。

本文将从以下几个方面进行介绍：交联聚乙烯电缆绝缘的特点、局部放电的定义、交联聚乙烯电缆绝缘中局部放电测试的原理、测试的方法及步骤、测试结果的分析以及未来的展望。

一、交联聚乙烯电缆绝缘的特点交联聚乙烯电缆绝缘是一种高分子材料，相比于其他绝缘材料，其具有以下特点：1. 交联聚乙烯电缆绝缘具有较高的绝缘强度和耐高电压能力，可以承受电压的冲击和耐受高电场强度；2. 交联聚乙烯电缆绝缘具有良好的机械性能，例如硬度、韧性、耐磨性等，可以减少电缆运输和安装中的损伤；3. 交联聚乙烯电缆绝缘具有优异的耐热性能、耐水性能、耐腐蚀性能等特点，可以适应各种恶劣环境条件下的应用。

二、局部放电的定义局部放电是电气设备中常见的一种故障形态，是由局部缺陷或局部不均匀电场引起的放电现象。

一般来讲，局部放电分为内放电和外放电两种类型，前者是指在电介质内部发生的放电，后者是指在电介质表面或近表面发生的放电。

在交联聚乙烯电缆中，局部放电可能会由于以下原因引起：1. 气泡、裂纹、异物等缺陷导致的局部电场变化；2. 电缆接头安装不当导致的局部放电；3. 电缆在长期使用过程中发生老化、损伤等因素引发的局部放电。

局部放电产生的电流和放电量很小，但随着放电的不断进行，会导致电缆绝缘损坏，最终引起电缆故障。

三、交联聚乙烯电缆绝缘中局部放电测试的原理局部放电测试的原理是通过在电缆绝缘中施加高电压，通过探测器探测出在电缆绝缘中发生的局部放电信号。

测试时定位到放电信号的位置，根据不同的放电类型，可以判断出电缆绝缘中可能存在的缺陷情况。

交联聚乙烯电缆绝缘中局部放电测试的原理是在一个高压测试仪的作用下，施加一定的正弦波电压，使电缆绝缘中存在的缺陷区域形成足够的电场强度，产生局部放电，利用分布式光纤传感技术对电缆绝缘内产生的局部放电信号进行监测和分析。

此外，美国惠普公司利用光纤传感器解决长距离传输。
谐振高频局放测量法
日本东京Fujikura公司1992年提出的一种用谐振型高频局 放（REDI）传感器进行检测的方法。 测量原理/检测频段 检测装置：传感器、20dB放大器、示波器 实验室：一根5m275kV交联电缆上测试，在注入10pC电 量，传感器中心频率为25MHz时，可测到信号。 此外，传感器从原来的离故障点1m移到5m，信号减弱1/3。
带在20-1200kHz的前置放大器、带宽为1G的数字滤波 器。 发现其中离局部放电点较近的仪器，灵敏度为15pC， 而离局部放电点较远处的仪器，灵敏度为150pC。 常使用两个测量仪分别在电缆中间接头表层移动，找到灵 敏度最高的位置，通过两个测量仪器所确定的位置局部放 电点发生的位置。
接地线脉冲电流法
超高频电感耦合法
由荷兰艾恩德霍芬科技大学、荷兰KEMA公司于1993年提出的的方 法。 检测原理 检测装置：传感器、600MHz单通道记录仪Tektronix 7912AD。 实验：在一300m 10kV XLPE电缆上测量，可得到检测灵敏度为 10～20pC。比传统方法高一个数量级（100pC）。 对电缆传输性能无影响，传感器对低频分量不灵敏，灵敏度较高。 它只能用于有螺旋形屏蔽的电缆，有效测量距离在10m左右.
电树图： 电树是由于绝缘内部局部放电产生的细微开裂、形成的微小 的通道，其分枝呈冬天树枝状，故称为电树。
电缆局放类型： 纵向放电： 具体类型图：线芯或金属屏蔽的毛刺、绝缘中气隙或杂质 产生机理：缺陷论/机械应力破坏/微观气隙/场致效应 横向放电： 具体类型：电晕放电/辉光放电/滑闪放电 产生机理：终端处，沿电缆方向的场强分布极不均匀。
方向耦合法
由德国柏林大学、德国西门子公司、 美国惠普公司于1999 年提出的一种利用方向耦合器检测电缆局放的方法。

摘要近年来随着电力行业高压输电的快速发展，交联聚乙烯（XLPE）电缆成为中高压输电系统中的主要品种，对电缆绝缘的检测也成了研究的一个热点，由于局部放电信号与电缆绝缘老化的关系密切，可以通过检测局部放电来检测电缆的绝缘。

本文首先阐述了局部放电的机理，接着综述了国内外现有的电力电缆局部放电在线检测方法，并选择用振荡波检测法检测电缆局部放电。

振荡波电压法局部放电检测技术由于其在检测XLPE电缆局部放电方面的优越性，因此越来越多的受到国内外专家的重视。

在此基础上研究并设计了电力电缆在线监测系统，主要有硬件部分和软件部分组成。

关键词：交联聚乙烯电缆振荡波电压法局部放电监测AbstractIn recent years, with the rapid development of electric power industry of EHV transmission, crosslinked polyethylene (XLPE) cable become the main varieties of high voltage transmission system, for the detection of cable insulation have become a hot research, due to partial discharge signal and cable insulation aging are closely related, can be insulated by partial discharge detection to detect cable.This paper describes the mechanism of partial discharge, then reviews the on-line detection method of Power Cable Partial Discharge existing at home and abroad, and choose for partial discharge detection cable oscillation wave detection method. Partial discharge oscillating wave voltage detection technology because of its superiority in partial discharge detection of XLPE cable, so more and more attention by domestic and foreign experts.Based on the research and design of online monitoring system of power cable, include the hardware and software components.Key words: XLPE cable ; oscillation wave voltage method ; partial discharge detection;第一章绪论1.1课题研究的背景与意义随着我国电力行业的发展，交联聚乙烯电缆凭借其优越性能得到了广泛的应用。

中压交联聚乙烯电缆局部放电在线检测与定位随着我国城网改造的不断推进与电力工业的飞速发展,交联聚乙烯电缆以其优越的机械性能和电气性能在电力系统中得到了广泛应用。

在运行过程中,电缆发生绝缘故障的概率随着其工作时长的增加而增大,并且电缆绝缘故障的发生将会导致线路短路,甚至致使系统崩溃。

因此,开展电缆绝缘在线检测研究对电力系统的安全稳定运行具有重要的意义。

本文针对电缆局部放电的在线检测与定位展开研究,对行波法进行改进,提出了两种时延估计算法。

本文首先研究了局部放电信号在交联聚乙烯电缆上的传输规律,并基于PSCAD/EMTDC建立了电缆模型,对局放信号在电缆中的传输特性进行仿真。

仿真结果与理论分析相吻合,从而验证了所建电缆模型的合理性和有效性,为后续电缆局放在线检测与定位仿真奠定了基础。

研究了AIC(Akaike’s Information Criterion)信息准则在脉冲初至时刻拾取中的应用,针对其不能实现在线拾取的缺陷提出了基于时窗能量比与AIC信息准则的两步时延估计算法,并将其应用于在线定位中。

针对行波法定位过程中的波速不定性问题提出了多传感器行波定位方法。

首先利用时窗能量比检测出局部放电发生的时窗,然后求取确定时窗的局部AIC特征曲线,并基于AIC准则精确拾取局部放电脉冲信号的初至时刻。

最后,将时延估计结果应用于多传感器行波定位中,实现电缆局部放电的在线定位。

仿真结果表明,该算法定位精度较高,在信噪比为-2dB的噪声环境下相对误差约为0.15%,具备工程实用价值。

针对噪声对拾取精度的影响,引入时变峰度算法,用于实现局放脉冲初至时刻的在线拾取,并在此基础上提出了小波包-峰度算法,进一步提高算法的抗噪能力。

首先利用时窗能量比检测局部放电事件,然后在确定的局部放电时窗内,利用小波包分离出局部放电脉冲所在的主要频带,并在此频带内求取时变峰度极大值,实现了局部放电脉冲初至时刻的高精度拾取。

最后将拾取结果应用于多传感器行波定位中,实现电缆局部放电的在线定位。