[发明专利]一种基于电容电流分析的电缆缓冲层修复效果测量装置

说明书

本发明涉及一种基于电容电流分析的电缆缓冲层修复效果测量装置，其主要技术特点是：包括调压器、升压器、分压器、电流互感器和测量主机，调压器与升压器相连接用于控制升压器升压，分压器对升压器产生的高电压进行分压并施加在交联聚乙烯电缆导体上，在分压器上连接有分压器数显表，交联聚乙烯电缆导体外的电缆铝护套通过接地线接地，在接地线上穿装有电流互感器并与数字电流表连接，分压器数显表及数字电流表的测量结果输出至测量主机上，测量主机对修复效果进行评判。本发明设计合理，能够对高压交联聚乙烯电缆缓冲层电气性能缺陷修复效果进行有效评价，具有准确可靠、易于实现等特点，对指导电缆修复工作有重要意义。

技术领域

本发明属于高压电缆技术领域，涉及高压电缆修复装置，尤其是一种基于电容电流分析的电缆缓冲层修复效果测量装置。

背景技术

随着我国城市化的快速发展，城市用电量比重越来越大，占全国用电总量的80％以上。不断增长的用电需求与日趋紧张的城市用地使得电能输送越来越多的采用地下电缆传输方式，其比重可达70％以上。

交联聚乙烯(XLPE)电缆因其具有优异的电气性能、耐热性能以及便于安装等优点，成为陆上城市输电工程的主流选择，目前，我国新建成的城市高压电缆几乎全部采用XLPE绝缘电缆。但是，随着运行年限的增加，近年来，北京、天津、广州、上海、南京以及新加坡、澳大利亚等地区发生了多起高压XLPE电缆本体击穿故障。经过对故障电缆的解剖发现，不同于以往高压电缆绝缘缺陷导致的故障，这些故障电缆绝缘性能并无劣化，而是在其缓冲层(金属护套与绝缘屏蔽之间)中发现有大量“烧蚀”现象，金属护层与绝缘屏蔽上有白色粉末与表面烧伤、放电痕迹。大量研究发现，缓冲层电气性能缺陷是导致该故障发生的根本原因，受外界电、热、水分、压力、腐蚀性液体侵入等因素的综合影响下，高压XLPE电缆缓冲层体积电阻率值异常增加，导致局部场强畸变，从而发生击穿烧蚀事故。

为解决该类事故，延长电缆使用寿命，以期减少更换电缆产生的巨额费用及由于电缆故障停电造成的设备损害及其它经济损失，提高电力电缆系统安全运行水平，节省高压电力电缆系统运行和维护成本，目前已提出多种修复手段对电缆缓冲层进行修复，但是，目前所有方法均无修复后对于修复效果的评价手段。

因此，如何对高压交联聚乙烯电缆缓冲层电气性能缺陷修复效果进行评价是目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于电容电流分析的电缆缓冲层修复效果测量装置，解决当前无法有效对高压交联聚乙烯电缆缓冲层电气性能缺陷修复效果进行评价的问题。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于电容电流分析的电缆缓冲层修复效果测量装置，包括调压器、升压器、分压器、电流互感器和测量主机，所述调压器与升压器相连接用于控制升压器升压，所述分压器对升压器产生的高电压进行分压并施加在交联聚乙烯电缆导体上，在分压器上连接有用于测量分压器输出电压的分压器数显表，交联聚乙烯电缆导体外的电缆铝护套通过接地线接地，在接地线上穿装有电流互感器并与用于测量交联聚乙烯电缆电容电流的数字电流表连接，所述分压器数显表及数字电流表的测量结果输出至测量主机上，所述测量主机对修复效果进行评判；

进一步，所述测量主机包括修复等级评判模块和修复效果有效性评判模块，通过修复等级评判模块评判修复效果等级，通过修复效果有效性评判修复效果有效性；

所述修复效果有效性评判修复采用如下数学模型进行评判：

当电容电流变化率满足下式认为修复有效，式中，式中U为交联聚乙烯电缆导体施加电压，I₁为修复前的电容电流，d为主绝缘层、半导电屏蔽层和缓冲层共挤绝缘外径，t为缓冲层厚度，L为故障电缆长度，ω为施加电压角频率，Δc为电缆分布电容大小。

进一步，所述修复等级评判模块采用如下数学模型进行评判：