[發明專利]一種10～35kV配電網中電纜接頭的故障在線監測裝置及其評估系統狀態的方法

在審

• 申請號: 201410735143.7
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104407270A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 帥一;蔡禮;王凱睿;付理祥;張祥羅;湯偉中;廖文;劉凱杰;曾慶匯
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網江西省電力公司南昌供電分公司
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02;G01R31/12
• 代理公司: 江西省專利事務所 36100
• 代理人: 殷勇剛

技術領域

本發明屬于絕緣狀態在線監測技術領域，具體涉及一種10～35kV配電網中電纜接頭的故障在線監測裝置。本發明還涉及一種10～35kV配電網中電纜接頭的故障在線監測與狀態評估系統。

背景技術

隨著XLPE絕緣電纜在電力系統上的應用范圍及使用數量的劇增，XLPE絕緣電纜的絕緣問題也備受人們關注。XLPE電力電纜線路具有XLPE絕緣電纜本體保護，絕緣性能一般都不會出現問題，但是當一根電纜不夠線路總長時，兩根電纜相接的接頭，或者當電壓等級、附件結構不一樣使用接頭進行連接時，線路的絕緣問題出現概率較大。目前，電纜接頭絕大部分是現場人工制作安裝，其絕緣性能往往低于工廠制作的電纜本體，并且電纜附件中結構復雜，電場畸變嚴重；而且電纜接頭在制作安裝時需對電纜本體進行切割纏繞，容易引起導體和絕緣的損傷，而在連接電纜本體時，由于連接線芯不到位或連接金屬接觸面處理不當等情況下，都可能導致電纜接頭的故障。為了保證在電力系統中XLPE電纜線路的安全運行，就需要確保XLPE電纜的接頭進行在線監測，以確保線路的可靠工作。目前，對供電線路通常采用計劃性離線檢修的方法來保障線路的安全穩定運行，而這種離線式的檢測方法雖然能排查出故障，但是由于其實時性不佳，經常在兩次維護之間就出現事故；而且XLPE電纜發展時間短，其預防性試驗難免存在局限性，比如傳統的直流耐壓試驗由于XLPE電纜電容量過大會對XLPE電纜造成破壞，而其他交流試驗設備除龐大復雜之外，試驗繁瑣、效率低下，而且還會影響其絕緣特性。目前，我國預防性試驗主要是測量絕緣電阻、直流耐壓試驗及介質損耗角正切試驗，但是，電纜接頭由于其電容量大使得不利于直流試驗，而且絕緣結構復雜，內部電場畸變嚴重，目前其預防性試驗項目缺乏，數據資料不能完全反映絕緣狀態，且沒有一個統一的標準可以借鑒，因此，對于電纜接頭的絕緣狀況無法實現前瞻性和實時性，因此，國內外一直在進行這方面的研究。隨著研究的深入，在線監測技術為電纜接頭的檢測提供了新的思路和方法，可以通過分析評估監測數據對絕緣隱患進行診斷并及時做出處理。運行經驗和研究均表明：對固體絕緣中的局部放電進行監測可以很好的反映絕緣的狀態，真實的反映絕緣中存在的缺陷，而電纜接頭的局部放電量的改變可以定量的反映電纜接頭電樹枝老化程度。目前，局部放電在線監測方法中，按局部放電是否采集電量信號分為電量檢測和非電量檢測，其中非電量檢測的代表方法為超聲波及紅外溫度測量法，而電量檢測方法中，按采集信號的頻率高低又可分為高頻法、超高頻法和甚高頻法，按采集的方式可分為電磁耦合法、電容耦合法和電感耦合，而目前國內外基于電量在線監測已在實驗室內研究成熟的檢測方法有：差分法、方向耦合法、電磁耦合法、電容耦合法和電感耦合法。

(1)、差分法簡單安全，但高頻信號在電纜傳播時衰減嚴重，降低了靈敏度，且中間需要安裝隔離作用的絕緣墊圈對電纜破壞性較大。

(2)方向耦合法的檢測靈敏度較高，檢測頻帶寬。但是結構較復雜，安裝不便，適用范圍較小。

(3)、電磁耦合法易受到外界電磁干擾，單純依賴寬頻帶濾波器和高倍數的放大器很難排除某些類似局部放電脈沖的干擾。

(4)、電容耦合法雖然靈敏度高，但是高頻信號衰減比低頻重得多，傳感器需要內置，適用范圍較小。

(5)電感耦合法測量頻率可以達到很高，但是高頻信號衰減嚴重，而且要求被測電纜金屬屏蔽為螺旋帶狀繞制而成的，適用范圍小。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種對電纜接頭的局部放電能夠進行可靠的檢測，反應電纜接頭的絕緣狀況，而且能幾乎無損的對10～35kV配電網中電纜接頭的故障進行在線監測的裝置。本發明要解決的另一個技術問題是使用上述裝置進行高頻局部放電在線監測的絕緣評估方法。

本發明通過以下技術方案解決上述技術問題：

一種10～35kV配電網中電纜接頭的故障在線監測裝置，包括兩個電流傳感器、差分模塊、A/D轉換器、下位機和電源模塊；其特征在于：

所述電流傳感器，設置在電纜接頭的兩端，并獲取電纜接頭局部放電的脈沖信號；

所述差分模塊，為電壓比較器，將電流傳感器輸出的兩個脈沖信號相減后獲得電纜接頭兩端的感應電壓；

所述A/D轉換器，對濾波后的信號轉換為數字信號；

所述下位機，將獲得的數字信號與預設值比較，，判斷電纜接頭的絕緣狀況；

所述電源模塊，為10～35kV配電網中電纜接頭的故障在線監測裝置提供電源；