[电缆价格]评估传输电缆的状况

　　本文重点介绍了传输电缆（50kV-150kV）状态评估的实际应用以及先进状态评估方法的应用。文介绍的经验是通过荷兰项目获得的，该项目旨在建立评估充油电缆和高压充气电缆状况的知识规则。

　　别是，矿用电缆在几条电缆线上使用现场检查和诊断以及实验室评估绝缘缺陷和样品老化的结果显示状态和建立资产管理知识规则。
　　输电缆，现场检查，诊断，局部放电，老化，损耗因子测量，状态评估，资产管理。前输电网络的预期寿命为30年[1]。今，世界上大约32％的高压电缆线路采用浸油纸绝缘电缆[2]。是，填充油的电缆相对较旧。方面，由于老化过程导致的这类电缆的故障率仅为12％，另一方面，填充油的电缆的故障应保持在较低且稳定的水平或增加线性地[2]。了评估充油电缆的当前状态和/或为了防止充油电缆的意外故障，已经进行了各种类型的诊断测试和耐受电压。于新安装的电缆线路，IEC或IEEE标准[1-3，16]中规定了许多规定，它们给出了测试电压的类型和水平。是，对于已经投入使用，升级或维修的电缆线路，现场诊断测试的经验仍然有限。际法规支持许多维护活动，并提供不同的方法来评估充油电缆的当前状况[5-7]。今，几乎所有供电部门对电缆状态评估技术的发展至关重要，特别是了解其老化过程，这对管理问题变得越来越重要。

　　产。于充油电缆的现场诊断，可以通过测量损耗因子tanδ[8]获得有关电流绝缘条件的信息。该强调的是，在U0或更高工作条件下测量电缆损耗因数已成为油浸绝缘子的重要诊断工具[4，5，9]，因为它是一种非破坏性的诊断方法，不会给绝缘层增加额外的压力。此，在现场诊断中，重要的是解释测量结果并确定每个参数的可接受范围。配电电缆相比，电力电缆的绝缘要求对传输电缆的绝缘故障的研究较少。考文献[6-14]为不同类型电力电缆的最典型故障类型提供了评估方法，在此基础上图2显示了局部放电的适用性和测量方法。断中的损失因素。于电缆绝缘的典型缺陷和由此导致的绝缘劣化，以下因素值得关注：操作应力，环境压力和人为影响。者主要集中在电缆组装上，这会人为地影响电缆和附件的初始寿命。营和环境的影响主要发生在运营期间。述那些的影响是不可避免的。于高压电缆和附件绝缘中的高电场强度，高压电缆中局部放电故障的退化过程比中压电缆更快。是，对于某些类型的绝缘，例如绝缘绝缘电缆或高压电缆附件，在工作寿命期间会发生局部放电。高压电缆通常被认为是运行期间的局部放电[9]。此，为了检测高压电缆的绝缘放电故障的存在，现场检测的电压必须大于U0（过电压）。
　　合局部放电检测，我们可以了解局部放电的发生：局部放电开始电压，局部放电消光电压和局部放电电平。图3所示。为地下输电线路的一部分，各种类型的纸绝缘电缆被广泛使用，但是特定类型的电缆系统的平均使用寿命与石油和纸张已超过40年。如，在荷兰，超过45％的充油高压电缆在1970年之前开始运行。于额定负载电流，荷兰的大多数高压电缆未充满电（约占总费用的40％）。兰的电力传输系统具有更少的故障，正是由于更少的故障，对电缆的实际操作和老化的理解仍然有限。所周知，热降解和机械降解是油纸绝缘的主要降解机制，局部放电加速了这一过程。如闪电操作或过电压之类的电应力会对油纸结构造成物理损坏。化的影响增加了气隙湿度和纸绝缘体的溶解气体，导致绝缘纸的电导增加。经运行多年的高压系统的隔离会受到各种压力因素的影响，这些压力因素会对预期的使用寿命产生不利影响。些限制是由于高压电缆和附件老化引起的正常或异常操作环境。别是，电应力和热应力会导致绝缘性能的永久性劣化，这会导致其使用寿命的降低。应力和电应力影响的重要性也表现如下：a）浸入油中的绝缘材料的降解速度取决于其使用年限和运行历史（如果可能，记录主要和次要故障）;绝缘性能的恶化程度; c过热和电应力是液体绝缘材料最重要的老化机制，前后的热应力是绝缘材料预期寿命的决定因素;电子损耗因子的增加降低了一个标志;随着温度的升高，热稳定性取决于损耗因子。所周知，当温度高时，热老化引起化学反应的加速。老化和热老化是电缆绝缘老化的最重要因素。缘体对油的降解速率符合Arrhenius公式：其中k是反应速率系数，A是常数（最大反应速率），Ea是活化能（反应所需的最小能量），RT处于一定温度。子的平均分子能量; R是分子气体常数（8.314472 J / K.mol）; T是绝对温度[9，17]。

　　据该公式，可以计算绝缘的寿命，并且绝缘的寿命与核心温度密切相关。设电缆的寿命在15°C时为100年，在60°C时不到10年。此，使用Arrhenius公式了解不同电缆绝缘的劣化率加载，如图4a所示。于温度过期的寿命限制条件，可以给出电缆的预期寿命与电缆负载之间的关系，例如，当电缆负载等于电缆承载能力的30％时。大电流，使用寿命为100年，如图4b所示。纸绝缘的预期寿命与负载有关：当负载从30％增加到60％时，绝缘的劣化成倍增加，使用寿命减半。载增加，使用寿命进一步降低。负载为100％时，寿命在30％负载下变为寿命的十分之一。据经验，我们可以得出结论，在绝缘的完整性方面需要考虑几个问题。缘耐压的降低与以下几个方面有关：绝缘材料的劣化或坍塌是由于老化和长期退化，端子内的绝缘油泄漏。据退化的类型，绝缘或电缆附件可能会出现这些问题。用阻尼振荡波电压的现场测试和诊断在AC过电压下激活，并测试大电容元件，如长电缆，需要大约几兆伏安的无功功率。衬垫的往复式系统可以以较小的功率为大容性负载充电，同时具有体积小，重量轻的优点。1显示了230 kV电缆线路的一些现场测试参数。减的振荡波电压是引起电容性试样和空气电感器的谐振的负载电流。没有无功功率补偿的情况下，产生衰减的正弦电压，如图4所示。5.交流阻尼测试可能与局部放电测量的诊断或损耗因子的测量有关。测量损耗因数时，使用AC阻尼正弦电压。量频率是电缆电容的频率fr和空气电感的谐振，然后分析阻尼电压波形的衰减特性[9]。压电缆损耗因数的测量 - 包含现场数据的充油电力电缆的无损检测和诊断的开发和应用已成为热门话题。别注意这些电缆的实际退化以确定它们的未来性能，例如允许负载和预期寿命。
　　所周知，当标称电压施加到高压电缆或诸如闪电之类的异常电压，开关操作等时，绝缘可能失效。施加到绝缘体的场强超过其介电强度时，总会发生故障。重要的是，由于长期分解，绝缘可能部分或完全劣化。考虑填充油的电缆的损耗因数时，应该强调的是，tanδ可以用作质量指标来评估浸入高压油中的绝缘电缆，不同于坚持紧张。这种方式，可以直接表征绝缘的质量。虑到绝缘退化所获得的信息作为未来检测的趋势尤为重要。于充满油的电缆，tanδ是劣化的指标。句话说，随着劣化的进行，tanδ增加。此，理解tanδ与老化过程之间的关系以评估绝缘状态非常有用。tanδ的值不仅与电场强度有关，而且与温度有关。一个重要信息是电缆的长期负载。电压施加到绝缘层时发生的不同现象导致绝缘损失，主要是[8]：由表观电阻和漏电流引起的电导损失以及电场对绝缘体的上升。料的界面，具有不同的渗透性。局部放电也会增加损耗因子。的非老化浸油绝缘材料在50 Hz AC下通常非常低，最大不应超过20×10 -4（0.2％）。外，施加电压的幅度与损耗值的变化（Δtanδ）之间没有密切的关系。如，当电压从0.5U0到2.0U0高时，Δtanδ不超过10×10 -4。热老化的情况下，当tanδ增加到50×10-4（0.5％）时，可能发生热分解[12，17]，如图6所示。6.图。8.7 km 87kV / 150kV高压电源电缆的现场测试中获得的损耗因子数据，提供摊销电压CA：C = 2.2 uF，fDAC = 40Hz。7说明了使用AC阻尼方法的测试结果是电缆充满了油。一根电缆为150千伏，为49年（a，b），第二根电缆为230千伏，为33年（c，d）。据该图，可以得出结论，tanδ在工作电压水平上具有较大差异。何在现场tanδ测量的基础上评估填充油的电缆状况非常重要。7用两根填充油的电缆获得的损耗系数结果：a）-b）电力电缆150kv，长度850 m，服务49年; c）-d）电力电缆230kv，长度13314m，服务33年。验研究为了便于现场损耗因子测量的解释和分类，在实验室进行了类似的现场试验研究。研究的主要目的是澄清tanδ测试结果的规律。外，从实验室研究中获得的法律也适用于现场试验。8显示了实验室实验的想法和方法。研究的主要目的是为tanδ诊断应用的开发开发决策支持模型。Δtanδ与电场强度（现场诊断期间可施加的电压）和Δtanδ与温度（与电缆工作负荷变化有关）之间的关系是绝缘诊断的两个指标。验室研究已经在测试期间对样品施加电场强度，范围为0.7kV / mm至6.1kV / mm。

　　
　　于浸入油中的热绝缘样品，在恒定温度下研究Δtanδ与电场强度之间的关系，然后转换为每单位0.09 U0和0.84 U0的测试电压。称电压。然，tanδ和Δtanδ与电缆的使用寿命有关。息指数。两个值是线性绘制的，tanδ的相对值是在这里引入的。用tanδ的相对值的优点是它可以描述与寿命的线性关系并简化计算。入tanδ的相对值的另一个原因与实验有关。过实验室研究获得的绝对值与样品的特定特征和实验条件有关，而相对值变化反映了给定老化条件下的显着变化。实验室中获得的相对值与通过现场诊断获得的值相当。tanδ的相对值计算如下：条件评估的最终结果应用于支持资产管理决策过程。别是，它依赖于资产管理目标信息的分析来描述有线电视系统的实际情况，以便业主可以将其用作维护决策的数据条目[6， 13。于已投入使用和老化的电力电缆，损耗系数与测量电压之间的关系对于电缆线（油浴电缆）的热稳定性非常有用，如图所示图8-9。以设想以下范围：电缆系统的可接受损耗水平如下：在标称电压U0，tanδ小于0.25％，Δtanδ小于0.1％。0.25％，但小于0.5％; △tanδ小于0.1％。缆系统的损耗越大：在标称电压U0下，tanδ大于0.5％但小于0.8％; Δtanδ小于0.3％，在一定时间内留下电缆在该段内保持无缝服务是很重要的。10分别对35年和40年的两个电缆损耗因数诊断进行了分析。果在使用一段时间后负载增加，则绝缘性能下降并且其寿命缩短。加负载后的可用服务时间是非常有用的信息。然，基于具有相似操作历史的两根电缆的损耗因子的分析，具有不同寿命的电缆将根据将来的不同负载曲线而具有不同的效果。10预期寿命与过去和未来负荷之间的关系：a）服役35年，之前的平均负荷为35％，tanδ约为0.5％，Δtanδ约为0.3 ％; b）使用40年，过去的平均负荷为35％，tanδ约为0.2％，Δtanδ约为0.1％。论大多数高压电缆都是油绝缘和油绝缘的，其特点是与热老化相关的耐久性消耗。化导致隔热性能和电性能降低，并且这些性能的降低影响热稳定性。未来负载曲线演变的情况一样。估油浸绝缘老化状态的需求正在增加，以允许开发用于分配可接受的未来负荷的决策支持模型。着温度升高，损耗因子的增加表明热不稳定性的开始。
　　于已使用的线路，交流阻尼电压可用于测量高压电缆的损耗。加的增加表明电导率增加和击穿场强度减小。场测试和实验室测试的结合非常有效地研究tanδ与负载之间的关系以及tanδ在低温下的值。7获得的信息可用于确定未来的负载条件，作为过去负载和老化条件的函数。
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