一种海底电缆高压绝缘性能试验系统及确定方法与流程

本发明涉及海底电缆检测技术，具体涉及一种海底电缆高压绝缘性能试验系统及确定方法。

背景技术：

我国拥有300多万平方公里的海域和18000多公里长海岸线，沿海分布有6000多个岛屿。目前，我国对海洋资源的开发利用越来越重视，国防建设、海岛开发、海上风电场、海洋油气资源等的开发利用均需要电力的支撑。海底输电电缆工程建设是推动经济一体化，适应国家能源战略规划，优化能源配置、减少环境影响的重要组成部分。

南方主网与海南电网联网跨越琼州海峡500kv海底电力电缆是我国首条500kv海底电缆。电缆采用自容式充油电缆，其结构特点是用低粘度的绝缘油充入电缆绝缘内部，并由供油设备供给一定的压力，以消除绝缘内部产生气隙的可能性。交流500kv海底电缆投入运行前，需要开展绝缘性能测试，传统的绝缘电阻由于试验电压低不能有效的考核海底电缆的绝缘性能，采用交流耐压方式进行交接试验时，由于长距离500kv海底电缆的电容大，开展交流耐压时需要补偿的电抗器多，导致现场交流耐压试验开展困难。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种确定底电缆高压绝缘性能的试验系统及方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种海底电缆高压绝缘性能试验系统，包括

电压产生装置，其包括电压源，变压器以及整流升压器，其中，所述电压源的正极和负极分别和变压器的一次侧两端相连接，整流升压器并接在变压器二次侧的两端，整流升压器的输出端和海底电缆相电连接，以输出符合试验要求的电压至海底电缆，对海底电缆进行绝缘性考核；

测量装置，其和海底电缆相连接，用于测量海底电缆在进行绝缘性考核考核过程中海底电缆的电压、电流以及局放量；

油色谱在线监测仪，其和海底电缆相连接，用于测量海底电缆在完成绝缘性考核后海底电缆自身绝缘油中的色谱数据；

数据分析装置，其和测量装置以及油色谱在线监测仪相连接，用于接收测量装置以及油色谱在线监测仪所传送来的测量数据，并将所接收的测量数据和其自身预先设定的数据进行分析比对，以检测出海底电缆是否具备带电条件。

所述测量装置包括第一电阻、第二电阻、第三电阻，电压测量器、电流测量器以及局放测量器；其中，所述第一电阻、第二电阻以及第三电阻依次串联，第一电阻的输入端和海底电缆相连接，第三电阻的输出端接地，以将海底电缆的电压下降至符合测量要求的电压；电压测量器、电流测量器以及局放测量器分别接于第二电阻和第三电阻之间，以分别测量海底电缆在进行绝缘性考核考核过程中海底电缆的电压、电流以及局放量。

所述整流升压器由多个整流单元串联而成，所述整流单元由两电容以及两整流器组成的回路所组成。

所述色谱数据包括甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、氢气、一氧化碳、二氧化碳。

一种确定海底电缆高压绝缘性能的方法，所述方法包括如下步骤：

电压产生装置按照设定的时间对海底电缆施加符合测试要求的电压，以考核海底电缆的绝缘耐压性；

测量装置测量海底电缆在进行绝缘性考核考核过程中海底电缆的电压、电流以及局放量；

油色谱在线监测仪测量海底电缆在完成绝缘性考核后海底电缆自身油中色谱数据；

根据测量装置测量以及油色谱在线监测仪测量所测量的电压、电流、局放量以及色谱数据来评判海底电缆是否具备带电条件。

所述电压产生装置对海底电缆采用连续加压的方式，加压起始阶段调节缓和，中间阶段快而均速调压，当海底电缆的电压值超过测试要求电压值的75％时，调压速度不低于测试要求电压值的2％/秒。

所述评判海底电缆是否具备带电的条件为：

当海底电缆的电压值达到符合测试要求的电压值后，测量装置所测量出的电压值变化范围为±3％，且时间持续保留1小时，海底电缆无发生破坏性放电和外部闪络；

当海底电缆的电压值达到符合测试要求的电压值后，测量装置所测量出的电流值变化范围为±5％，且时间持续保留1小时；

海底电缆在进行绝缘性考核的最后10分钟内，测量装置所测量出的超过2000pc的放电脉冲次数应不超过10个；

海底电缆完成绝缘性考核后，油色谱在线监测仪所测量出的色谱数据中甲烷、乙烷、乙烯、乙炔的总和小于150ul/l，乙炔小于0.1ul/l、氢气小于150ul/l；

若海底电缆全部满足上述条件，则表示海底电缆具备带电条件。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

通过运用本发明的海底电缆高压绝缘性能试验系统能够提前发现海底电缆运行中可能出现的绝缘问题，克服传统的绝缘电阻由于试验电压低不能有效的考核海底电缆的绝缘性能不足的问题，也能够解决长距离500kv海底电缆的电容大而现场交流耐压装置多、工作困难的问题，对有效考核500kv海底电缆高压绝缘性能和降低海底电缆现场试验难度有以及对电力系统的安全稳定运行有着重要的意义。

附图说明

图1为本发明实施例海底电缆高压绝缘性能试验系统的结构示意图；

图2为电压产生装置的结构示意图；

图3为测量装置的结构示意图；

图4为海底电缆测试试验时的电压变化曲线图；

图中：1、电压产生装置；2、测量装置；3、油色谱在线监测仪；4、数据分析装置；5、海底电缆；21、电压测量器；22、电流测量器；23、局放测量器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例1

参阅图1所示，为本实施例所提供的海底电缆高压绝缘性能试验系统的结构示意图，该系统包括电压产生装置1，具体地，如图2所示，该电压产生装置包括380v的直流电压源，变压器以及整流升压器，其中，该直流电压源的正极和负极分别和变压器的一次侧两端相连接，整流升压器并接在变压器二次侧的两端，也就是说变压器输出的电压值u1将会成为整流升压器的输入电压，而该整流升压器是由多个整流单元串联而成，整流单元串联的数目具体可以根据升压的需求来设定，而具体到本实施例中，整流升压器是由50个整流单元串联而成的，而整流单元则是由2个电容c和2个整流器d组成的回路所组成，也就是说，整个整流升压器具有100个电容和100个电压，实现将变压器输出的电压u1整流成100u1，从而对海底电缆输出符合绝缘性测试要求的试验电压，在本实施例中，整流升压器将会输出600kv的电压至海底电缆5中，如此，即可以解决传统的绝缘电阻由于试验电压低不能有效地考核海底电缆绝缘性能的问题。同时，上述的电压产生装置能够达到如下的性能指标：输入电源：ac380v±10％，50hz±1％；输出电压指示精度：<1级；输出电流指示精度：<1级；纹波系数：≤0.5％；0.75倍输出电压指示精度：<1级，带锁存。

具体地，在本实施例中，上述变压器采用的是河南豫变电工有限公司的s11-m-30/10型号变压器，电容器采用的是锦州凯美能源有限公司的se-2r5电容器，整流器采用的是centralsemiconductor公司的cbrhdsh1-40l或cbrhdsh2-40型整流器。

返回图1所示，在海底电缆5中还连接有测量装置2，该测量装置2用于测量海底电缆5在进行绝缘性考核过程中海底电缆的电压、电流以及局放量。在海底电缆中还连接有油色谱在线监测仪3，该油色谱在线监测仪3采用的是河南省中分仪器有限公司的zf800-11油色谱在线监测单元，用于测量海底电缆在完成绝缘性考核后(即电压产生装置不再向海底电缆输出电压)海底电缆5自身绝缘油中的色谱数据，该色谱数据包括甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、氢气、一氧化碳、二氧化碳。其中，该测量装置2以及油色谱在线监测仪3还分别和数据分析装置4相连接，数据分析装置4用于接收测量装置2以及油色谱在线监测仪3所传送来的测量数据，并将所接收的测量数据和其自身预先设定的数据进行分析比对，以检测出海底电缆5是否具备带电条件(具体的检测出方法详见实施例2)。

由此可知，通过运用本发明的海底电缆高压绝缘性能试验系统能够提前发现海底电缆运行中可能出现的绝缘问题，克服传统的绝缘电阻由于试验电压低不能有效的考核海底电缆的绝缘性能不足的问题，也能够解决长距离500kv海底电缆的电容大而现场交流耐压装置多、工作困难的问题，对有效考核500kv海底电缆高压绝缘性能和降低海底电缆现场试验难度有以及对电力系统的安全稳定运行有着重要的意义。

具体地，如图3所示，上述的测量装置2包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3，电压测量器21、电流测量器22以及局放测量器23；其中，所述第一电阻r1、第二电阻42以及第三电r3阻依次串联，第一电阻r1的输入端和海底电缆5相连接，第三电阻r3的输出端接地，电压测量器21、电流测量器22以及局放测量器23分别接于第二电阻42和第三电阻r3之间，以分别测量海底电缆5在进行绝缘性考核考核过程中海底电缆的电压、电流以及局放量。如此，在第一电阻r1、第二电阻r2以及第三电阻r3的依次降压后，可将600kv的电压降到5v以下的测量范围，电压测量器21、电流测量器22以及局放测量器23即可对应地测量出海底电缆5在进行绝缘性测试考核过程中的电压、电流以及局放量的变化。在本实施例中，上述的第一电阻r1和第二电阻r2均采用的是上海澄洋仪器仪表有限公司的bz9/1高阻标准电阻型号，第三电阻r3采用的是上海澄洋仪器仪表有限公司的bz3直流标准电阻，电压测量器21采用的是josef公司的jdz1-1/jdz2-1/jdz3-1电压互感器，电流测量器22采用的是josef公司的lym-0.5电流互感器，局放测量器23采用的是保定天威新域科技发展有限公司的twpd-2f局部放电的故障诊断和综合分析仪。

实施例2

一种确定海底电缆高压绝缘性能的方法，所述方法包括如下步骤：

s1、电压产生装置按照设定的时间对海底电缆施加600kv的正极性电压，以考核海底电缆的绝缘耐压性；具体地，该电压产生装置采用的是实施例1所述的电压产生装置，并采用连续加压至耐压值(600kv)，调压起始阶段调节应较缓和，以免海底电缆充电电流使得设备输出电流超限跳闸，中间阶段应较快而均速调压，当电压超过试验电压600kv的75％时，调压速度不应低于600kv的2％/秒，以免造成在接近试验电压时海底电缆的耐压时间过长。具体试验加压曲线如图4所示，图中t1为海底电缆上电压从零到试验电压所用时间，应不大于2分钟，图中t2为被试设备耐压时间1个小时，即60分钟。

s2、测量装置测量海底电缆在进行绝缘性考核考核过程中海底电缆的电压、电流以及局放量，具体地，该测量装置采用的是实施例1中所述的测量装置。

s3、油色谱在线监测仪测量海底电缆在完成绝缘性考核后海底电缆自身油中色谱数据，具体地，该油色谱在线监测仪采用的是实施例1中所述的油色谱在线监测仪。

s4、根据步骤s2和s3所测量出的电压、电流、局放量以及色谱数据来评判海底电缆是否具备带电条件，具体为：

当海底电缆的电压值达到符合测试要求的电压值(即600kv)后，电压测量器所测量出的电压值变化范围为±3％，且时间持续保留1小时，海底电缆无发生破坏性放电和外部闪络；

当海底电缆的电压值达到符合测试要求的电压值后，电流测量器所测量出的电流值变化范围为±5％，且时间持续保留1小时；

海底电缆在进行绝缘性考核的最后10分钟内，局放测量器所测量出的超过2000pc的放电脉冲次数应不超过10个；

海底电缆完成绝缘性考核后，油色谱在线监测仪所测量出的色谱数据中甲烷、乙烷、乙烯、乙炔的总和小于150ul/l，乙炔小于0.1ul/l、氢气小于150ul/l；

若海底电缆全部满足上述条件，则表示海底电缆具备带电条件；否则海底电缆不具体带电条件。

由此可知，通过运用本方法能够能够提前发现海底电缆运行中可能出现的绝缘问题，克服传统的绝缘电阻由于试验电压低不能有效的考核海底电缆的绝缘性能不足的问题，也能够解决长距离500kv海底电缆的电容大而现场交流耐压装置多、工作困难的问题，对有效考核500kv海底电缆高压绝缘性能和降低海底电缆现场试验难度有以及对电力系统的安全稳定运行有着重要的意义。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。