关键词:
电力电缆
反射系数谱
本体局部受潮
缺陷定位
受潮程度评估
摘要:
随着城市化进程的快速发展,交联聚乙烯(XLPE)电力电缆的应用愈加广泛。然而,受运行环境、施工条件等因素影响,潮气或水分可能入侵电缆铝护套,从而诱发缓冲层缺陷或主绝缘水树,甚至造成停电故障,因此,实现电缆本体局部受潮缺陷的精准定位及受潮程度的定量评估具有重要意义。现阶段,已有学者通过频域反射法对10kV电力电缆进行故障或缺陷定位,但极少有更高电压等级电缆(带缓冲层)的研究;此外,现有技术仅能诊断电缆的整体绝缘状态,而无法实现电缆本体局部缺陷受潮程度的定量评估。基于当前研究的不足,本文的主要研究内容如下:
(1)针对66kV交流XLPE单芯电力电缆,基于电缆分布参数模型和行波折反射理论阐明了缺陷定位原理;结合傅里叶反变换,提出一种基于TLS-ESPRIT算法的电力电缆受潮程度评估方法。
(2)通过对比研究四种窗函数对定位谱图的影响,发现高斯窗和凯泽窗可抑制频谱泄露和栅栏效应,从而提高定位精度;搭建了电缆有限元仿真模型,计算了不同受潮程度下电缆本体电容参数,并进一步通过受潮电缆样本电容测试,明确了电缆受潮程度与电容参数(介电常数)之间的等效表征关系;基于10m长的66kV电缆,开展了人造本体局部受潮缺陷的定位测试,获得了定位谱图随注水量的变化特征。仿真和实验结果表明,本文方法定位误差不大于0.4m。
(3)基于电缆分布参数模型和反射系数谱,分析了傅里叶反变换的定位灵敏度,并明确了其与缺陷位置、受潮程度的关系;采用TLS-ESPRIT算法与IBIC准则研究了反射系数谱的主信号数量、定位分量及对应的幅值系数,辨识了电缆受潮缺陷位置及受潮程度信息;基于20m长的66kV电力电缆开展了试验研究,通过人工设置本体局部受潮缺陷,探究了电缆局部受潮程度与反射系数谱幅值系数的映射关系。仿真及实验结果表明,本文方法可用于电缆本体局部缺陷受潮程度评估。