CN104458821A - 一种交联电缆接头进水状态的时域脉冲检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交联电缆接头进水状态的时域脉冲检测方法，所述方法包括以下步骤：将电缆所在的线路与电网断电脱离，并将线路中每相电缆的金属屏蔽层各自分相短接；用阻抗测试仪测得交联电缆的两端和交联电缆接头的两端的阻抗值，从左到右依次为电缆特征阻抗Z1、接头特征阻抗Z2、接头特征阻抗Z3和电缆特征阻抗Z4；在电缆的首端从所述交联电缆的导体线芯与金属屏蔽层之间注入极性已知的陡上升沿脉冲Imp，其上升沿时间≤10nS；用高速示波装置观测陡上升沿脉冲Imp及其响应信号波形的变化。采用该种测试方法可以弥补现有电缆线路离线诊断性试验无法直接检测、诊断电缆接头是否存在进水以及进水程度的缺点，实现对电缆接头进水状态的检测与诊断。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力电缆状态检测技术领域，具体涉及一种交联电缆接头进水状态的时域脉冲检测方法。
背景技术
交联电缆是交联聚乙烯绝缘电缆的简称。这种电缆适用于工频交流电压500KV及以下的输配电线路。高压电缆绝目前大部分都采用交联聚乙烯绝缘，交联聚乙烯绝缘电缆是利用化学方法或物理方法，使电缆绝缘聚乙烯分子由线性分子结构转变为主体网状分子结构，即热塑性的聚乙烯转变为热固性的交联聚乙烯，从而大大提高它的耐热性和机械性能，减少它的收缩性，使其受热以后不再熔化，并保持了优良的电气性能。
交联聚乙烯绝缘电缆采用过氧化物交联的方法，使聚乙烯分子由线型分子结构变为三维网状结构，由热塑性材料变成热固性材料，工作温度从70℃提高到90℃，显著提高电缆的载流能力。交联聚乙烯绝缘电缆具有以下优点：耐热性能：网状立体结构的XLPE具有十分优异的耐热性能。在300℃以下不会分解及碳化，长期工作温度可达90℃，热寿命可达40年；绝缘性能：XLPE保持了PE原有的良好绝缘特性，且绝缘电阻进一步增大。其介质损耗角正切值很小，且受温度影响不大；机械特性：由于在大分子间建立了新的化学键，XLPE的硬度、刚度、耐磨性和抗冲击性均有提高，从而弥补了PE易受环境应力而龟裂的缺点；耐化学特性：XLPE具有较强的耐酸碱和耐油性，其燃烧产物主要为水和二氧化碳，对环境的危害较小，满足现代消防安全的要求。
交联聚乙烯绝缘电缆具有PVC绝缘电缆无法比拟的优点。它的结构简单、重量轻、耐热好、负载能力强、不熔化、耐化学腐蚀，机械强度高。电缆现场试验中还没有有效检测接头进水缺陷状态的方法手段，只能对电缆线路施加电压后测量介质损耗因数或损耗电流谐波分量来诊断整根电缆中是否存在绝缘层的老化。但介质损耗因数这一状态特征量不仅与电缆、接头进水或者绝缘层老化有关，而且受绝缘热老化、化学老化等其他因素影响，而且只能反映电缆的老化水平。损耗电流谐波分量作为状态特征量，在现场试验检测时，需要高压试验电源、电流比较仪电桥等多种装置手段配合，检测过程实施较为复杂、繁琐。
因此需在提供一种交联电缆接头进水状态的时域脉冲检测方法，实现对电缆接头进水状态的检测与诊断。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种交联电缆接头进水状态的时域脉冲检测方法，所述交联电缆接头为两根交联电缆的对接处，所述交联电缆由导体线芯和金属屏蔽层组成，所述方法包括以下步骤：
S1，将所述电缆所在的线路与电网断电脱离，并将线路中每相电缆的金属屏蔽层各自分相短接；
S2，用阻抗测试仪测得所述交联电缆的两端和所述交联电缆接头的两端的阻抗值，从左到右依次为电缆特征阻抗Z1、接头特征阻抗Z2、接头特征阻抗Z3和电缆特征阻抗Z4；
S3，在电缆线路的首端从所述交联电缆的导体线芯与所述金属屏蔽层之间注入极性已知的陡上升沿脉冲Imp，所述陡上升沿脉冲Imp的上升沿时间≤10nS；
S4，用高速示波装置观测所述陡上升沿脉冲Imp及其响应信号波形的变化。
优选地，所述交联电缆接头在所述电缆线路的中间。
优选地，所述接头特征阻抗Z2与所述电缆特征阻抗Z1不匹配，所述陡上升沿脉冲Imp从所述电缆特征阻抗Z1传输至所述接头特征阻抗Z2将发生反射，产生反射脉冲I2ref返回。
优选地，所述接头特征阻抗Z2与所述电缆特征阻抗Z3不匹配，所述陡上升沿脉冲Imp从所述接头特征阻抗Z2传输至所述接头特征阻抗Z3将发生反射，产生反射脉冲I3ref返回。
优选地，所述陡上升沿脉冲Imp从所述接头特征阻抗Z3传输至线路末端的电缆特征阻抗Z4后发生正的全反射，反射系数为1，产生反射脉冲I4ref返回，波形极性与所述陡上升沿脉冲Imp相同，幅值变小。
优选地，所述接头特征阻抗Z2大于所述电缆特征阻抗Z1，所述陡上升沿脉冲Imp从所述电缆特征阻抗Z1传输至所述接头特征阻抗Z2产生正反射，反射系数小于1，反射脉冲I2ref波形极性与所述陡上升沿脉冲Imp相同，幅值变小。
优选地，所述接头特征阻抗Z2大于所述电缆特征阻抗Z3，所述陡上升沿脉冲Imp从所述接头特征阻抗Z2传输至所述电缆特征阻抗Z3产生负反射，反射系数小于1，反射脉冲I2ref波形极性与所述陡上升沿脉冲Imp相同，幅值变小。
优选地，所述接头特征阻抗Z2小于所述电缆特征阻抗Z1，所述陡上升沿脉冲Imp从所述电缆特征阻抗Z1传输至所述接头特征阻抗Z2产生负反射，反射系数小于1，反射脉冲I2ref波形极性与所述陡上升沿脉冲Imp相反，幅值变小。
优选地，所述接头特征阻抗Z2小于所述电缆特征阻抗Z3，所述陡上升沿脉冲Imp从所述接头特征阻抗Z2传输至所述电缆特征阻抗Z3产生正反射，反射系数小于1，反射脉冲I2ref波形极性与所述陡上升沿脉冲Imp相同，幅值变小。
优选地，所述导致导体线芯与所述金属屏蔽层短接，所述陡上升沿脉冲Imp从Z1传输至Z2产生负的全反射，反射系数为1，反射脉冲I2ref波形极性与Imp相反。
和最接近的现有技术比，本发明的有益效果为：
1.可在不施加外部试验高压的情况下，利用交联固态绝缘电缆特征阻抗与电缆接头特征阻抗的差异性对时域脉冲信号传输的不同影响规律来判断电缆接头是否存在进水。
2.弥补现有电缆线路离线诊断性试验无法直接检测、诊断电缆接头是否存在进水以及进水程度的缺点，实现对电缆接头进水状态的检测与诊断。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明交联电缆接头进水状态的时域脉冲检测方法所用的检测模型图；
图2为本发明检测的交联电缆接头未进水的时域脉冲检测波形特征图；
图3为本发明检测的交联电缆接头进水的时域脉冲检测波形特征图；
图4为本发明检测的交联电缆接头完全进水的时域脉冲检测波形特征图；
附图标记说明：1-交联电缆接头；2-金属屏蔽层；3-导体线芯。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
为了彻底了解本发明实施例，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施例的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
参照图1，图1为本发明交联电缆接头进水状态的时域脉冲检测方法所用的检测模型图。如图1所示，图中交联电缆接头1为两根交联电缆的对接处，所述交联电缆接头1在电缆线路的中间，所述交联电缆由导体线芯3和封闭在所述导体线芯外表面的金属屏蔽层2组成，应用此模型的交联电缆接头1进水状态的时域脉冲检测方法包括以下步骤：
S1，所述电缆所在的线路与电网断电脱离，并将线路中每相电缆的金属屏蔽层各自分相短接；
S2，用阻抗测试仪测得所述交联电缆的两端和所述交联电缆接头1的两端的阻抗值，从左到右依次为电缆特征阻抗Z1、接头特征阻抗Z2、接头特征阻抗Z3和电缆特征阻抗Z4；
S3，在电缆线路的首端从所述交联电缆的导体线芯3与所述金属屏蔽层2之间注入极性已知的陡上升沿脉冲Imp，所述陡上升沿脉冲Imp的上升沿时间≤10nS；
S4，用高速示波装置观测所述陡上升沿脉冲Imp及其响应信号波形的变化。
采用该方法可以在不施加外部试验高压的情况下，判断10(6)kV～500kV电压等级的电缆接头内部是否存在进水缺陷。
参照图2，图2为本发明检测的交联电缆接头未进水的时域脉冲检测波形特征图。当所述接头特征阻抗Z2与所述电缆特征阻抗Z1不匹配时，所述陡上升沿脉冲Imp从所述电缆特征阻抗Z1传输至所述接头特征阻抗Z2将发生反射，产生反射脉冲I2ref返回；此时所述接头特征阻抗Z2大于所述电缆特征阻抗Z1，所述陡上升沿脉冲Imp从所述电缆特征阻抗Z1传输至所述接头特征阻抗Z2产生正反射，反射系数小于1，反射脉冲I2ref波形极性与所述陡上升沿脉冲Imp相同，幅值变小，则交联电缆接头1未进水。
当所述接头特征阻抗Z2与所述电缆特征阻抗Z3不匹配，所述陡上升沿脉冲Imp从所述接头特征阻抗Z2传输至所述接头特征阻抗Z3将发生反射，产生反射脉冲I3ref返回；此时所述接头特征阻抗Z2大于所述电缆特征阻抗Z3，所述陡上升沿脉冲Imp从所述接头特征阻抗Z2传输至所述电缆特征阻抗Z3产生负反射，反射系数小于1，反射脉冲I2ref波形极性与所述陡上升沿脉冲Imp相同，幅值变小，则交联电缆接头1未进水。
所述陡上升沿脉冲Imp从所述接头特征阻抗Z3传输至线路末端的电缆特征阻抗Z4后发生正的全反射，反射系数为1，产生反射脉冲I4ref返回，波形极性与所述陡上升沿脉冲Imp相同，幅值变小。
结合图3，图3为本发明检测的交联电缆接头进水的时域脉冲检测波形特征图。当所述接头特征阻抗Z2与所述电缆特征阻抗Z1不匹配时，所述陡上升沿脉冲Imp从所述电缆特征阻抗Z1传输至所述接头特征阻抗Z2将发生反射，产生反射脉冲I2ref返回；此时所述接头特征阻抗Z2小于所述电缆特征阻抗Z1，所述陡上升沿脉冲Imp从所述电缆特征阻抗Z1传输至所述接头特征阻抗Z2产生负反射，反射系数小于1，反射脉冲I2ref波形极性与所述陡上升沿脉冲Imp相反，幅值变小，则交联电缆接头1存在进水。
当所述接头特征阻抗Z2与所述电缆特征阻抗Z3不匹配，所述陡上升沿脉冲Imp从所述接头特征阻抗Z2传输至所述接头特征阻抗Z3将发生反射，产生反射脉冲I3ref返回；此时所述接头特征阻抗Z2小于所述电缆特征阻抗Z3，所述陡上升沿脉冲Imp从所述接头特征阻抗Z2传输至所述电缆特征阻抗Z3产生正反射，反射系数小于1，反射脉冲I2ref波形极性与所述陡上升沿脉冲Imp相同，幅值变小，则电缆接头1存在进水。
结合图4，图4为本发明检测的交联电缆接头完全进水的时域脉冲检测波形特征图。所述导体线芯3与所述金属屏蔽层2短接，所述陡上升沿脉冲Imp从Z1传输至Z2产生负的全反射，反射系数为1，反射脉冲I2ref波形极性与Imp相反，幅值接近，此时交联电缆接头1存在严重进水。
采用本发明的检测方法，可在不施加外部试验高压的情况下，利用交联固态绝缘电缆特征阻抗与电缆接头特征阻抗的差异性对时域脉冲信号传输的不同影响规律来判断电缆接头是否存在进水；弥补现有电缆线路离线诊断性试验无法直接检测、诊断电缆接头是否存在进水以及进水程度的缺点，实现对电缆接头进水状态的检测与诊断。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种交联电缆接头进水状态的时域脉冲检测方法，所述交联电缆接头为两根交联电缆的对接处，所述交联电缆由导体线芯和金属屏蔽层组成，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1，将所述电缆所在的线路与电网断电脱离，并将线路中每相电缆的金属屏蔽层各自分相短接；
S2，用阻抗测试仪测所述交联电缆的两端和所述交联电缆接头两端的阻抗值，其一端至另一端依次为电缆特征阻抗Z1、接头特征阻抗Z2、接头特征阻抗Z3和电缆特征阻抗Z4；
S3，在电缆线路的首端从所述交联电缆的导体线芯与所述金属屏蔽层之间注入极性已知的陡上升沿脉冲Imp，所述陡上升沿脉冲Imp的上升沿时间≤10nS；
S4，用高速示波装置观测所述陡上升沿脉冲Imp及其响应信号波形的变化。
2.根据权利要求1所述的交联电缆接头进水状态的时域脉冲检测方法，其特征在于，所述交联电缆接头在所述电缆线路的中间。
3.根据权利要求2所述的交联电缆接头进水状态的时域脉冲检测方法，其特征在于，所述接头特征阻抗Z2与所述电缆特征阻抗Z1不匹配，所述陡上升沿脉冲Imp从所述电缆特征阻抗Z1传输至所述接头特征阻抗Z2将发生反射，产生反射脉冲I2ref返回。
4.根据权利要求2所述的交联电缆接头进水状态的时域脉冲检测方法，其特征在于，所述接头特征阻抗Z2与所述电缆特征阻抗Z3不匹配，所述陡上升沿脉冲Imp从所述接头特征阻抗Z2传输至所述接头特征阻抗Z3将发生反射，产生反射脉冲I3ref返回。
5.根据权利要求2所述的交联电缆接头进水状态的时域脉冲检测方法，其特征在于，所述陡上升沿脉冲Imp从所述接头特征阻抗Z3传输至线路末端的电缆特征阻抗Z4后发生正的全反射，反射系数为1，产生反射脉冲I4ref返回，波形极性与所述陡上升沿脉冲Imp相同，幅值变小。
6.根据权利要求3所述的交联电缆接头进水状态的时域脉冲检测方法，其特征在于，所述接头特征阻抗Z2大于所述电缆特征阻抗Z1，所述陡上升沿脉冲Imp从所述电缆特征阻抗Z1传输至所述接头特征阻抗Z2产生正反射，反射系数小于1，反射脉冲I2ref波形极性与所述陡上升沿脉冲Imp相同，幅值变小。
7.根据权利要求4所述的交联电缆接头进水状态的时域脉冲检测方法，其特征在于，所述接头特征阻抗Z2大于所述电缆特征阻抗Z3，所述陡上升沿脉冲Imp从所述接头特征阻抗Z2传输至所述电缆特征阻抗Z3产生负反射，反射系数小于1，反射脉冲I2ref波形极性与所述陡上升沿脉冲Imp相同，幅值变小。
8.根据权利要求3所述的交联电缆接头进水状态的时域脉冲检测方法，其特征在于，所述接头特征阻抗Z2小于所述电缆特征阻抗Z1，所述陡上升沿脉冲Imp从所述电缆特征阻抗Z1传输至所述接头特征阻抗Z2产生负反射，反射系数小于1，反射脉冲I2ref波形极性与所述陡上升沿脉冲Imp相反，幅值变小。
9.根据权利要求4所述的交联电缆接头进水状态的时域脉冲检测方法，其特征在于，所述接头特征阻抗Z2小于所述电缆特征阻抗Z3，所述陡上升沿脉冲Imp从所述接头特征阻抗Z2传输至所述电缆特征阻抗Z3产生正反射，反射系数小于1，反射脉冲I2ref波形极性与所述陡上升沿脉冲Imp相同，幅值变小。
10.根据权利要求1所述的交联电缆接头进水状态的时域脉冲检测方法，其特征在于，所述导致导体线芯与所述金属屏蔽层短接，所述陡上升沿脉冲Imp从Z1传输至Z2产生负的全反射，反射系数为1，反射脉冲I2ref波形极性与Imp相反。
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20150325 |