[发明专利]一种10～35kV配电网中电缆接头的故障在线监测装置及其评估系统状态的方法

说明书

技术领域

本发明属于绝缘状态在线监测技术领域，具体涉及一种10～35kV配电网中电缆接头的故障在线监测装置。本发明还涉及一种10～35kV配电网中电缆接头的故障在线监测与状态评估系统。

背景技术

随着XLPE绝缘电缆在电力系统上的应用范围及使用数量的剧增，XLPE绝缘电缆的绝缘问题也备受人们关注。XLPE电力电缆线路具有XLPE绝缘电缆本体保护，绝缘性能一般都不会出现问题，但是当一根电缆不够线路总长时，两根电缆相接的接头，或者当电压等级、附件结构不一样使用接头进行连接时，线路的绝缘问题出现概率较大。目前，电缆接头绝大部分是现场人工制作安装，其绝缘性能往往低于工厂制作的电缆本体，并且电缆附件中结构复杂，电场畸变严重；而且电缆接头在制作安装时需对电缆本体进行切割缠绕，容易引起导体和绝缘的损伤，而在连接电缆本体时，由于连接线芯不到位或连接金属接触面处理不当等情况下，都可能导致电缆接头的故障。为了保证在电力系统中XLPE电缆线路的安全运行，就需要确保XLPE电缆的接头进行在线监测，以确保线路的可靠工作。目前，对供电线路通常采用计划性离线检修的方法来保障线路的安全稳定运行，而这种离线式的检测方法虽然能排查出故障，但是由于其实时性不佳，经常在两次维护之间就出现事故；而且XLPE电缆发展时间短，其预防性试验难免存在局限性，比如传统的直流耐压试验由于XLPE电缆电容量过大会对XLPE电缆造成破坏，而其他交流试验设备除庞大复杂之外，试验繁琐、效率低下，而且还会影响其绝缘特性。目前，我国预防性试验主要是测量绝缘电阻、直流耐压试验及介质损耗角正切试验，但是，电缆接头由于其电容量大使得不利于直流试验，而且绝缘结构复杂，内部电场畸变严重，目前其预防性试验项目缺乏，数据资料不能完全反映绝缘状态，且没有一个统一的标准可以借鉴，因此，对于电缆接头的绝缘状况无法实现前瞻性和实时性，因此，国内外一直在进行这方面的研究。随着研究的深入，在线监测技术为电缆接头的检测提供了新的思路和方法，可以通过分析评估监测数据对绝缘隐患进行诊断并及时做出处理。运行经验和研究均表明：对固体绝缘中的局部放电进行监测可以很好的反映绝缘的状态，真实的反映绝缘中存在的缺陷，而电缆接头的局部放电量的改变可以定量的反映电缆接头电树枝老化程度。目前，局部放电在线监测方法中，按局部放电是否采集电量信号分为电量检测和非电量检测，其中非电量检测的代表方法为超声波及红外温度测量法，而电量检测方法中，按采集信号的频率高低又可分为高频法、超高频法和甚高频法，按采集的方式可分为电磁耦合法、电容耦合法和电感耦合，而目前国内外基于电量在线监测已在实验室内研究成熟的检测方法有：差分法、方向耦合法、电磁耦合法、电容耦合法和电感耦合法。

(1)、差分法简单安全，但高频信号在电缆传播时衰减严重，降低了灵敏度，且中间需要安装隔离作用的绝缘垫圈对电缆破坏性较大。

(2)方向耦合法的检测灵敏度较高，检测频带宽。但是结构较复杂，安装不便，适用范围较小。

(3)、电磁耦合法易受到外界电磁干扰，单纯依赖宽频带滤波器和高倍数的放大器很难排除某些类似局部放电脉冲的干扰。

(4)、电容耦合法虽然灵敏度高，但是高频信号衰减比低频重得多，传感器需要内置，适用范围较小。

(5)电感耦合法测量频率可以达到很高，但是高频信号衰减严重，而且要求被测电缆金属屏蔽为螺旋带状绕制而成的，适用范围小。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对电缆接头的局部放电能够进行可靠的检测，反应电缆接头的绝缘状况，而且能几乎无损的对10～35kV配电网中电缆接头的故障进行在线监测的装置。本发明要解决的另一个技术问题是使用上述装置进行高频局部放电在线监测的绝缘评估方法。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：

一种10～35kV配电网中电缆接头的故障在线监测装置，包括两个电流传感器、差分模块、A/D转换器、下位机和电源模块；其特征在于：

所述电流传感器，设置在电缆接头的两端，并获取电缆接头局部放电的脉冲信号；

所述差分模块，为电压比较器，将电流传感器输出的两个脉冲信号相减后获得电缆接头两端的感应电压；

所述A/D转换器，对滤波后的信号转换为数字信号；

所述下位机，将获得的数字信号与预设值比较，，判断电缆接头的绝缘状况；

所述电源模块，为10～35kV配电网中电缆接头的故障在线监测装置提供电源；