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XLPE电缆中间接头局部放电特征气体及光特性检测技术研究

汇报人：

2024-01-22

CATALOGUE

目录

引言

XLPE电缆中间接头局部放电特征分析

特征气体检测技术研究

光特性检测技术研究

实验研究及结果分析

结论与展望

引言

01

电缆老化及故障频发

01

XLPE电缆在电力系统中广泛应用，但随着运行时间的增长，电缆绝缘逐渐老化，中间接头处易发生故障，严重威胁电力系统安全运行。

局部放电是故障前兆

02

局部放电是电缆绝缘劣化的重要表现，对其进行有效检测可及时发现潜在故障，避免事故发生。

气体及光特性检测的优势

03

传统的电检测方法受电磁干扰影响较大，而气体和光特性检测方法具有抗干扰能力强、灵敏度高等优点，在电缆局部放电检测中具有广阔应用前景。

气体特性检测研究现状

国内外学者通过研究电缆故障时产生的特征气体，如氢气、甲烷、乙炔等，来实现对电缆绝缘状态的评估。目前，气体传感器技术、气相色谱技术等在电缆气体特性检测中得到了广泛应用。

光特性检测研究现状

局部放电过程中会产生紫外光、可见光等光学现象。利用光电倍增管、光谱分析仪等光学设备对电缆进行光特性检测，可实现对局部放电的定位和识别。

发展趋势

随着传感器技术、光谱分析技术的不断发展，未来电缆局部放电检测将更加智能化、便携化和高精度化。同时，多参量融合检测技术将成为研究热点，进一步提高检测准确性和可靠性。

研究内容：本研究旨在通过对XLPE电缆中间接头局部放电产生的特征气体及光特性进行深入分析，建立相应的检测方法和评估体系。具体包括以下几个方面

1.分析XLPE电缆中间接头局部放电产生的特征气体成分及含量变化规律；

2.研究局部放电过程中的光特性表现，包括光的波长、强度等参数；

探究特征气体与光特性之间的关联性及变化规律；

开发基于特征气体和光特性的XLPE电缆中间接头局部放电检测装置；

通过实验验证检测装置的有效性和准确性。

技术路线：本研究采用理论分析、实验研究和数值模拟相结合的方法开展研究工作。首先通过文献调研和理论分析，明确研究目标和方法；然后搭建实验平台，模拟XLPE电缆中间接头局部放电过程并采集数据；接着利用数值模拟方法对实验数据进行深入分析，揭示特征气体和光特性与局部放电之间的关系；最后根据研究结果开发检测装置并进行实验验证。

XLPE电缆中间接头局部放电特征分析

02

局部放电是指在高压电气设备中，由于电场分布不均匀、绝缘材料内部或表面存在缺陷等原因，导致局部区域发生放电现象。

局部放电的产生与电场分布、绝缘材料性能、温度、湿度等多种因素有关。当电场强度超过绝缘材料的承受极限时，会引发局部放电。

产生机理

局部放电定义

03

影响因素

XLPE电缆中间接头局部放电特征受到接头结构、绝缘材料性能、制作工艺、运行环境等多种因素的影响。

01

放电形式

XLPE电缆中间接头局部放电形式包括内部放电、表面放电和电晕放电等。

02

放电信号特征

局部放电信号具有脉冲性、随机性和宽频带等特征，可以通过检测这些特征来判断局部放电的发生和严重程度。

接头结构

绝缘材料性能

制作工艺

运行环境

不同的接头结构会导致电场分布的差异，从而影响局部放电的特征。

制作工艺的优劣直接关系到接头质量和局部放电性能，如导体连接、绝缘处理、半导体屏蔽层处理等。

绝缘材料的介电常数、电导率、机械强度等性能对局部放电特征有显著影响。

温度、湿度、气压等环境因素以及电缆所承受的电压、电流等电气条件都会对局部放电特征产生影响。

特征气体检测技术研究

03

特征气体产生机理

在XLPE电缆中间接头局部放电过程中，由于电场能量的作用，绝缘材料会分解产生多种气体。这些气体的成分和含量与放电类型、放电严重程度以及绝缘材料的老化程度密切相关。

特征气体种类

XLPE电缆中间接头局部放电产生的特征气体主要包括氢气（H2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）等。其中，氢气是局部放电过程中最常见的特征气体，其含量通常随着放电严重程度的增加而增加。

特征气体检测技术基于不同气体具有不同物理和化学性质的原理，通过特定的传感器或分析方法对气体成分和含量进行检测。常用的检测方法包括气相色谱法、质谱法、红外光谱法等。

检测技术原理

在实际应用中，特征气体检测通常采用便携式气体分析仪或在线监测系统。便携式气体分析仪适用于现场快速检测，而在线监测系统则可实现连续、实时的气体监测。为了提高检测准确性和可靠性，还需要对检测系统进行定期校准和维护。

检测方法

电力系统中的应用

在电力系统中，特征气体检测技术被广泛应用于XLPE电缆中间接头局部放电的故障诊断和预防性维护。通过对电缆接头处特征气体的实时监测和分析，可以及时发现潜在的放电故障，避免电缆绝缘击穿和停电事故的发生。

工业领域的应