變電所電力電纜絕緣水平監(jiān)測(cè)方法與系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種變電所電力電纜絕緣水平監(jiān)測(cè)方法與系統(tǒng)，它包括基于優(yōu)化直流疊加法的電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置，以及基于絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電力電纜絕緣下降判據(jù)和基于CT電源取電原理的供電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]城市電網(wǎng)電力電纜化程度是衡量城市電網(wǎng)技術(shù)水平的重要標(biāo)志，亦是促進(jìn)城市文明化進(jìn)程迅速向前邁進(jìn)、改善城市生活環(huán)境的必要手段。最近三十年來，國(guó)內(nèi)外電力電纜各項(xiàng)技術(shù)迅速發(fā)展，特別是三層共擠生產(chǎn)工藝制造XLPE電力電纜技術(shù)的發(fā)展，使得XLPE電力電纜與充油電力電纜相比，有不需要供油設(shè)備、防火性能好、安裝維護(hù)簡(jiǎn)單和機(jī)械電氣性能好等優(yōu)良性能，被越來越多的國(guó)家所采用。目前國(guó)內(nèi)上海、北京等大城市敷設(shè)的電力電纜幾乎都是XLPE電力電纜。
[0003]XLPE電纜由于絕緣層微孔、氣泡和半導(dǎo)電層突起等局部缺陷的存在，在水分和電場(chǎng)的共同作用下，絕緣層內(nèi)容易引發(fā)水樹枝，水樹枝生長(zhǎng)到一定程度在電場(chǎng)和周圍環(huán)境條件的作用下會(huì)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌渲?，形成放電而加速絕緣老化，以至于在運(yùn)行過程中發(fā)生絕緣擊穿。近年來，隨著城市現(xiàn)代化的發(fā)展，機(jī)組容量的不斷增加，電力電纜在城網(wǎng)供電中所占的份額加重，在一些城市的市區(qū)逐步以敷設(shè)電力電纜取代架空輸電線路；同時(shí)隨著電力電纜數(shù)量的增多及運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，以前敷設(shè)的XLPE電力電纜的老化故障頻繁，造成絕緣擊穿事故，甚至引起部分電網(wǎng)停電，給生產(chǎn)和人民生活帶來中斷和諸多不便，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。
[0004]國(guó)內(nèi)城網(wǎng)6?35kV系統(tǒng)中，地下使用的普通XLPE電纜，普遍在運(yùn)行8至12年生長(zhǎng)出大量水樹，致使大量XLPE電纜發(fā)生因水樹擊穿造成的事故，壽命短，影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。另夕卜，國(guó)內(nèi)電網(wǎng)廣大用戶對(duì)潮濕環(huán)境中電力電纜水樹生長(zhǎng)的影響、電力電纜水樹擊穿的機(jī)理和水樹檢測(cè)的重要性認(rèn)知度不夠，因此中壓XLPE電力電纜運(yùn)行壽命短和水樹擊穿事故率尚O
[0005]海上油田的“變頻器一長(zhǎng)電纜一電潛栗”供電系統(tǒng)，由于其產(chǎn)生的諧波和高頻脈沖波反射疊加，在某種程度上，電力電纜的絕緣水平受到嚴(yán)重的威脅。
[0006]目前，對(duì)于XLPE電力電纜的水樹老化在線檢測(cè)，國(guó)內(nèi)外已提出了多種方法，主要有:直流分量法、直流疊加法和交流疊加法等，雖然方法檢測(cè)方法層出不窮，但是普遍存在以下幾個(gè)突出問題而使得電力電纜絕緣在線監(jiān)測(cè)受到挑戰(zhàn)。
[0007](一)絕緣檢測(cè)方法問題:
1.直流分量法
劣化的電力電纜在交流電壓作用下，由于老化區(qū)正負(fù)半周的放電不對(duì)稱(放電的極性效應(yīng))，在電力電纜中有剩余電荷，此電荷通過電力電纜絕緣流入電力電纜外皮入地，形成直流電流分量;另外，對(duì)電力電纜的充電電流中也含有納安一微安數(shù)量級(jí)的微小直流分量。此方法是在線從電力電纜金屬護(hù)層的接地線中檢測(cè)出此直流分量，通過測(cè)得的直流分量大小或電流變化曲線進(jìn)行老化診斷。缺點(diǎn):直流分量過于微弱，很難準(zhǔn)確檢測(cè)出來。
[0008]2.交流疊加法
交流疊加法在電力電纜金屬護(hù)層上疊加(2倍工頻+l)Hz的交流電壓，檢測(cè)由劣化引起的I Hz劣化信號(hào)，通過檢測(cè)I Hz劣化信號(hào)判斷電力電纜的劣化程度。缺點(diǎn):該方法對(duì)所疊加的交流信號(hào)的頻率、幅值要求嚴(yán)格。
[0009]3.直流電壓疊加法
通過電壓互感器的一次中性點(diǎn)將直流電壓加到高壓母線，通過測(cè)量直流電流計(jì)算求出絕緣電阻，從而在線判斷電力電纜的劣化程度。缺點(diǎn):直流高壓通過電壓互感器的一次中性點(diǎn)疊加在高壓母線上，可能導(dǎo)致電壓互感器偏磁和飽和，還有可能引發(fā)繼電保護(hù)誤動(dòng)作。
[0010]這些方法均是在電壓互感器PT中性點(diǎn)處施加信號(hào)，直接影響PT，進(jìn)一步影響繼電保護(hù)，可能對(duì)電力系統(tǒng)造成保護(hù)誤動(dòng)。
[0011](二)電力電纜絕緣水平定位判據(jù)問題:
電力電纜絕緣水平判斷主要依據(jù)是測(cè)量絕緣電阻，絕緣水平的定位應(yīng)該依賴各饋線支路的零序電流。但是，由于變電所的饋線復(fù)雜，分布廣，零序電流受到影響的因素很多，零序電流數(shù)值變化不能單獨(dú)作為判斷電力電纜絕緣水平的判據(jù)。因此，電力電纜絕緣強(qiáng)度的分散性導(dǎo)致無法提供單一參數(shù)判據(jù)，必須探索復(fù)合參數(shù)判據(jù)，才能準(zhǔn)確定位電力電纜絕緣水平下降的位置。
[0012](三)電力電纜絕緣檢測(cè)裝置應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的供電問題:
現(xiàn)有電力電纜絕緣檢測(cè)裝置的供電電源普遍使用取自變電所內(nèi)給低壓重要保護(hù)和監(jiān)控裝置供電的工頻220V交流電壓，而另一方面為檢測(cè)絕緣水平，電力電纜絕緣檢測(cè)裝置需要與高壓交流母線及其電力電纜直接相連，這樣，不同等級(jí)的220V交流電源和高壓交流母線就通過絕緣檢測(cè)裝置連接到了同一臺(tái)電力電纜絕緣檢測(cè)裝置上，這種連接方式給變電所保護(hù)和監(jiān)控裝置的運(yùn)行帶來了極大的安全隱患，是電力行業(yè)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所嚴(yán)禁的。阻礙了電力電纜絕緣檢測(cè)裝置的推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了電力電纜絕緣檢測(cè)裝置的電力電纜絕緣水平監(jiān)測(cè)方法、絕緣水平降低復(fù)合判據(jù)和CT取電的直流供電系統(tǒng)的解決方案。
[0014]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0015]第一，本發(fā)明提供了一種變電所電力電纜絕緣水平監(jiān)測(cè)方法與系統(tǒng)，具有基于優(yōu)化直流疊加法的電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置，并建立電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以進(jìn)行基于絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電力電纜絕緣下降判據(jù)。
[0016]一種變電所電力電纜絕緣水平監(jiān)測(cè)方法，該方法包括:
步驟一，設(shè)計(jì)一種基于優(yōu)化直流疊加法的電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置，建立基于電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置的電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；
步驟二，使用隔直電容器隔離高壓直流電源對(duì)電壓互感器PT和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈或小電阻接地系統(tǒng)等的影響；
步驟三，電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以通信方式使得系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)時(shí)檢測(cè)全局絕緣電阻以及饋線支路零序電流兩個(gè)量，并進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)，依照基于電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的絕緣降低判據(jù)進(jìn)行判斷；
基于電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的絕緣降低判據(jù):當(dāng)發(fā)現(xiàn)全局絕緣電阻呈現(xiàn)下降趨勢(shì)時(shí)，并且電力電纜饋線支路沒有增加時(shí)，如果有某饋線支路零序電流也同時(shí)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，則可以判斷是該饋線支路電力電纜發(fā)生了絕緣下降事故;如果任何饋線支路零序電流都沒有發(fā)生變化，則說明是母線電力電纜發(fā)生絕緣下降事故。
[0017]一種變電所電力電纜絕緣水平監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，基于上述的變電所電力電纜絕緣水平監(jiān)測(cè)方法，該變電所電力電纜絕緣水平監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括高壓母線、電力電纜、三相變壓器、電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置、主開關(guān)設(shè)備、饋線支路開關(guān)設(shè)備、零序電流互感器以及負(fù)載;其中:
所述高壓母線為6/10/35kV高壓母線，所述6/10/35kV高壓母線分別與各饋線支路開關(guān)設(shè)備通過電力電纜連接；
所述電力電纜用于連接電網(wǎng)與變壓器，用于連接變壓器與主開關(guān)設(shè)備，用于連接高壓母線與各饋線支路開關(guān)設(shè)備，以及用于各饋線支路開關(guān)設(shè)備與負(fù)載的連接；
所述三相變壓器與主開關(guān)設(shè)備相連接；
所述電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置，其電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置I端為絕緣電阻檢測(cè)端，其電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置2端為接地端，其電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置3端和電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置4端為零序電流檢測(cè)輸入端，其電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置5端為饋線支路開關(guān)量輸入端，其電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置6端為68V直流母線連接正端，其電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置7端為68V直流母線連接負(fù)端，其電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置8端為無線通訊天線連接端，其電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置9端和電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置10端為取電CT輸入端；
所述電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置的電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置I端與電力電纜相連，其電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置2端與大地相連，其電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置3端和電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置4端與各饋線支路零序電流互感器電連接，電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置的零序電流互感器與饋線支路連接，其電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置5端與饋線支路開關(guān)相連，其電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置6端與68V直流母線正端連接，其電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置7端與68V直流母線負(fù)端連接，其電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置8端與無線通訊天線連接，其電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置9端和電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置10端與取電CT輸出端相連；
所述變電所電力電纜絕緣水平監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)置有多個(gè)電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置、多個(gè)饋線支路開關(guān)設(shè)備、多個(gè)零序電流互感器，以及接有多個(gè)負(fù)載，電網(wǎng)通過電力電纜連接至變壓器，變壓器與主開關(guān)設(shè)備通過電力電纜連接，6/10/35kV高壓母線分別與各饋線支路開關(guān)設(shè)備通過電力電纜連接；電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置的電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置I端與電力電纜相連，電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置2端與大地相連，電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置3端和電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置4端與各饋線支路零序電流互感器電連接，電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置的零序電流互感器與饋線支路連接，電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置5端與饋線支路開關(guān)相連，電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置6端與68V直流母線正端連接，電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置7端與68V直流母線負(fù)端連接，電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置8端與無線通訊天線連接，電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置9端和電力電纜絕緣監(jiān)測(cè)裝置10端與取電CT輸出端相連;各饋線