电力电缆的在线监测ppt课件.ppt

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1、第六章电力电缆在线监测电力电缆的结构目前，在我国交流输电网络中的电缆大多采用图1-1所示的结构。从内到外主要分为线芯、绝缘层和护层.1）线芯电力电缆线芯的作用主要是传送电流，线芯的损耗主要由导体截面积和电导系数来决定。为了减少电力电缆线芯中的损耗和电压降，电缆线芯一般由具有高电导系数的金属材料铜或铝制成。电力电缆必须保证一定的柔韧性和可弯曲度，因此，较大截面的电缆线芯要由多根较小直径的导线绞合而成。实际上，根据线芯的外形可分为圆形线芯、中空圆形线芯、扇形线芯、椭圆形线芯四类。由于圆形线芯的电气特性比较均匀，在35KV及以上电压等级的电

2、力电缆中主要采用圆形线芯，其它形式的线芯在低压线路中也有一定的运用。2)绝缘层作为电力电缆的绝缘层材料，必须具有以下几个特性：(1)较高的击穿场强（脉冲、工频等）；(2)较低的介质损耗系数；(3)相当高的绝缘电阻；(4)优良的耐树枝放电、局部放电能力；(5)一定的机械强度和柔韧性；(6)电气及物理性能的长期稳定性等。目前在高压电缆的生产工艺上，一般采用三层共挤的生产方式（内屏蔽层、绝缘层、外屏蔽层）。3)护层为使电缆适应各种使用环境的要求，在电缆绝缘层外施加了覆盖层，统称为护层。电缆的护层是构成电缆的三大组成部分之一，它的主要作用是保

3、护电缆绝缘层在敷设和运行过程中，免受机械损伤和各种环境因素的影响，如水、日光、生物、火灾等的破坏，以保持电缆长时间的电气稳定性。因此，电缆护层的运行状况直接关系到电缆的使用寿命。电缆护层所用材料繁多，主要可分为两大类。一类是由金属材料，如铝、铅、钢铜等，主要用以制造密封护套、铠装或屏蔽。由于金属材料具有不透水性，因此可以防止水分和其它有害物质进入电缆的绝缘层。另一类是非金属材料，主要有橡皮、塑料、涂料以及各种纤维制品。由于电缆金属材料的腐蚀属于电化学腐蚀范畴，因此，为了防止对金属护层的腐蚀，常采用非金属材料作为金属护层的外部保护。电力

4、电缆的电气参数电力电缆的主要电气参数有线芯的有效电阻、电感、绝缘电阻以及电容四个参数,这些统称为电缆的一次参数。电力电缆的波阻抗、衰减常数、相位移常数则成为电缆的二次参数，二次参数可以从一次参数计算而得。电缆的电气参数决定电缆的传输性能，如电缆线路的电压调整率就主要是由电缆线芯的电阻和电感来决定的（对于长电缆线路，绝缘电阻和电容也影响到电压调整率）。故障率统计长期积累的电力电缆试验研究结果证实：电力电缆护层、电力电缆附件是电缆线路中绝缘结构相对薄弱、容易发生运行故障的部分。其次，电力电缆在制造、敷设施工、运行维护过程中，不可避免地会出

5、现产品质量、过负荷运行以及外力破环等问题，也是导致电缆线路中电缆本体发生运行故障的直接原因。然而这一试验研究结果需要经实际运行情况的验证，这里以故障率做为统计量。统计结果表明：10KV~220KV电力电缆的平均运行故障率由1999年的11.5次/（百km.年），逐年下降至2003年度的5.6次/（百km.年。与经济发达国家相比，我国电力电缆运行故障率高出许多。造成电缆线路故障率较高的原因主要在以下三个方面：1）二十世纪七十年代至八十年代投入运行的XLPE绝缘电力电缆产品均采用1+2挤出的生产设备和湿法蒸汽交联工艺，有近40,000km

6、质量不稳定的电力电缆产品投入输配电网运行，且基本进入高故障率时期。2）由于电力电缆线路一次性投资较大，其直接成本是架空线路的4倍，如果计及拆迁、土建等间接费用，其投资成本约是架空线路的10多倍。电缆线路也就成为输配电网络的瓶颈，特别是用电高峰季节，大约有72%的电缆线路长期处于过负荷运行状态且不能够及时进行维护。同时，由于受到经济条件限制，部分区域或企业将过去投运的6KV油纸绝缘电力电缆升压至10KV电压系统中运行，造成电缆线路运行事故明显增加。3）在我国城市规划工作中，自来水、煤气、通讯、市政、路桥、房地产、电力以及环卫、绿化等基础

7、建设工程缺乏系统管理，造成电力电缆线路外力破坏故障大幅上升。加之从业人员素质参差不起，电力电缆线路敷设安装质量和运行维护得不到保证。电力电缆故障成因分析电缆故障分类电缆故障分为：开路故障、低阻故障和高阻故障三种类型相间或相对地绝缘电阻高，但工作电压不能传输到终端或带载能力差电缆相间或相对地绝缘受损，其绝缘电阻小到能用低压脉冲法测量的一类故障相对于低阻故障而言对电缆绝缘在线监测的注意力主要集中在主绝缘上，开发了一些电缆主绝缘在线监测仪。日本从二十世纪八十年代起就开始对XLPE电缆主绝缘老化的诊断问题开始研究，提出了直流分量法、叠加电压法

8、和电介质损耗法等多种诊断技术，并在80年代后期研制出多种可供实验室和工业现场直接使用的设备，如住友电气工业株式会社的在线运行电缆监测仪。在国内，上海电缆研究所研制的CDZ型XLPE电缆诊断仪等。这些技术在实际应用中发挥了