工频电压下电缆本体的空间电荷测试
王伟;何东欣;易登辉;刘晗;卢键
【摘 要】采用新的相位匹配方法,研制了交流电压下交联聚乙烯电缆本体的空间电荷测量装置.利用该装置进行了两组实验,以研究电缆的交流空间电荷特性.一是对电热老化90d后的XLPE电缆进行2h交流极化实验,二是对现场运行15年的电缆进行384h温度梯度场下交流老化实验;在加压的过程中同时测量空间电荷.实验发现,工频50Hz电压下电缆内部存在空间电荷;两组实验刚施加电压后,绝缘内部迅速出现随相位呈周期性变化的电荷;在第二组实验长时间老化过程中绝缘内部逐渐积累出不随相位变化的固定电荷.对于第一组实验,绘制总电荷量随交流相位的变化曲线,发现电压下降阶段的电荷多于对应相位的电压上升阶段的电荷,0°的电荷多于180°的电荷.该现象表明电荷复合滞后于电压下降,也间接证明了交流电压下空间电荷的存在.
【期刊名称】《电工技术学报》
【年(卷),期】2016(031)007
【总页数】7页(P152-158)
【关键词】空间电荷;交联聚乙烯;电缆;电声脉冲法
【作 者】王伟;何东欣;易登辉;刘晗;卢键
【作者单位】华北电力大学高电压与电磁兼容北京重点实验室 北京 102206;新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)北京 102206;华北电力大学高电压与电磁兼容北京重点实验室 北京 102206;新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)北京 102206;华北电力大学高电压与电磁兼容北京重点实验室 北京 102206;新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)北京 102206;华北电力大学高电压与电磁兼容北京重点实验室 北京 102206;新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)北京 102206;国网冀北电力有限公司检修分公司唐山分部 唐山 063000
【正文语种】中 文
【中图分类】TM85
交联聚乙烯(XLPE)交流电缆在输配电网中的应用越来越广泛，电缆绝缘的可靠性直接关系到电力系统的安全运行。空间电荷是导致电缆绝缘劣化的重要原因[1]。在电缆运行过程中，随着持续的加压和老化，XLPE绝缘内部积累空间电荷，引起局部电场严重畸变；电荷在缺陷处的入陷、脱陷和复合过程伴随能量的释放和转移，破坏绝缘结构[2-4]。测试、分析交流电缆绝缘中空间电荷的动态特性对研究电缆的老化机理具有重要意义。
基于PEA原理的一种新型电缆绝缘空间电荷测量系统
随着电力工业的发展，电缆作为输送输电的一种常见设备，其绝缘性能的可靠性和稳定性也越来越受到重视。然而，在电缆使用过程中，绝缘层内的空间电荷会不断积累，最终引起绝缘失效。因此，需要一种可靠高效的电缆绝缘空间电荷测量系统，以实现对电缆绝缘状态的实时监测和预警。
基于PEA原理（Pulsed Electro-Acoustic），我们提出了一种新型电缆绝缘空间电荷测量系统。该系统由高压电源、脉冲声源、接收装置和信号分析处理装置等部分组成。
首先，高压电源将电缆加以高电压，产生强电场作用在其绝缘层内。然后，脉冲声源向电缆发出一个脉冲声波，产生异物声响（即电荷离析）或者电荷冲击声（即极化电荷），使空间电荷离子运动并且产生声波信号。这些声波由传感器接收，再通过多路电缆送至信号处理系统。信号处理系统利用傅里叶变换对接收到的声波信号进行频谱分析，以获得电缆绝缘层内的电荷分布情况。最终，该系统通过分析电缆绝缘层内的空间电荷分布情况，判断电缆绝缘状态的好坏。
与传统的空间电荷测量系统相比，该电缆绝缘空间电荷测量系统不仅能够测量电缆绝缘层内的空间电荷分布情况，而且还具有测量灵敏度高、反应迅速和实时性强等优点。该系统不需要对电缆进行拆卸，可以在线实时监测电缆的绝缘状态，大大提高了电缆的绝缘性能和可靠性。
综上所述，这种基于PEA原理的电缆绝缘空间电荷测量系统，是一种可靠高效的电缆绝缘监测技术。在电力工业中的应用前景广阔，对于优化电能输送管理、提高电缆设备的安全可靠性具有重要的意义。
第２９卷第７期 ２０１３年７月 电网与清洁能源 Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｃｌｅａｎ Ｅｎｅｒｇｙ ：酒黼 匾 ●
Ｓｍａｒｔ Ｇｒｉｄ
Ｖ０Ｉ．２９ Ｎｏ．７ Ｊｕ１．２０１３
文章编号：１６７４—３８１４（２０１３）０７—０００１—０５ 中图分类号：ＴＭ８５；ＴＭ２１１
电缆中空间电荷的测量与特性研究
陈胜科，王伟，杜家振，李富平
（华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室，北京１０２２０６） 文献标志码：Ａ
Ｓｐａｃｅ Ｃｈａｒｇｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｎ Ｃａｂｌｅ
ＣＨＥＮ Ｓｈｅｎｇ—ｋｅ，ＷＡＮＧ Ｗｅｔ，ＤＵ Ｊｉａ－ｚｈｅｎ，ＬＩ Ｆｕ－ｐｉｎｇ
（Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ＆ＥＭＣ，Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０２２０６，Ｃｈｉｎａ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｄｕｅ ｔｏ ｉｔｓ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｔｌｌｅ ｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｅｄ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｐｏｗｅｒ ｃａｂｌｅｓ（ＸＬＰＥ）ａｒｅ ｗｉｄｅｌｙ
ｕｓｅｄ ｉｎ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｌｉｎｅｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ
ｓｐａｃｅ ｃｈａｒｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ＸＬＰＥ ｃａｎ ｄｉｓｔｏｒｔ ｔｈｅ ｌｏｃａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ
ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ，ａｎｄ ｌｅａｄ ｔｏ ｔｈｅ ａｇｉｎｇ ａｎｄ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｏｆ ｔｈｅ
ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｕｓ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐａｃｅ ｃｈａｒｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｂｌｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ．
不同结构复合绝缘子的电场分布特性研究
摘要：复合绝缘子长期运行下，其本体及伞裙材料易发生损坏，进一步导致输电线路发生闪络事故，危害电网安全。其闪络等故障发生的原因与符合绝缘子表面及周边的电场分布具有正相关性。本文在COMSOL中建立了多种复合绝缘子模型，对均压环参数、均压环位置、绝缘子伞裙结构等变量进行了电场等物理场仿真计算，研究了不同参数下其表面的电场分布情况，并对其本体进行了相关优化。仿真结果表明：大中小伞裙波浪型交替分布的结构更加利于绝缘子稳定运行；220kV输电线路中仅高压端安装均压环情况下整体的电场畸变度最低且电场强度最低；均压环安装于首片绝缘子外侧位置最为合理。
关键词：复合绝缘子；电场强度；均压环；伞裙结构；电荷捕捉
中图分类号：TM85
Study on Electric Field Distribution Characteristics of Composite
Insulators with Different Structures
Peng Huo-sheng,You Hua-wu,Chen Xing-xing,Chang Long
（Nari Technology Development Limited Company, Jiangsu 215200,
China）
Abstract: Under the long -term operation of the compound insulator, the body and
umbrella skirt materials are prone to damage, which further leads to a flashing accident in
the transmission line and endangers the safety of the power grid. The cause of the failure
