Page 103 - 《应用声学》2020年第4期

第 39 卷 第 4 期 Vol. 39, No. 4
2020 年 7 月 Journal of Applied Acoustics July, 2020

⋄ 研究报告 ⋄

10 kV交联聚乙烯电缆中超声波传播规律 ∗

倪 辉 1 吴旭涛 1 余海博 2† 程养春 2 何宁辉 1 马 波 1

马云龙 1 李日东 2 郑夏晖 2 邢 琳 3

(1 国网宁夏电力有限公司电力科学研究院 银川 750002)
(2 华北电力大学 新能源电力系统国家重点实验室 北京 102206)
(3 国网河北省电力有限公司经济技术研究院 石家庄 050000)
摘要：电缆局放会产生超声波，利用超声波可以进行局放定位和大小估计。为了研究电缆中局放超声波的传
播规律，利用 COMSOL 建立了基于 10 kV 交联聚乙烯电力电缆本体的声压场仿真模型，探究了超声波在电缆
中的扩散过程和电缆表面超声波峰峰值随传播距离的变化规律之间的关系，并在真实 10 kV 单相交联聚乙烯
电缆上进行了超声波衰减实验，探究了真实电缆表面超声波峰峰值随传播距离的衰减规律。结果表明：电缆表
面声波峰峰值随传播距离的衰减符合指数规律，衰减系数 α = 0.07 Np/mm (或 0.62 dB/mm)，并且是电缆内
部声波的扩散过程导致了电缆表面声波峰峰值的严重衰减。据此，针对 10 kV 交联聚乙烯电缆，建议将局放超
声传感器安装在距离局放易发位置 100 mm 以内，还提出了判断电缆中局放超声波扩散过程结束位置的方法，
为确定其他类似型号电缆安装超声传感器的位置提供参考。
关键词：交联聚乙烯电力电缆；局部放电；超声衰减；扩散过程
中图法分类号: TM855 文献标识码: A 文章编号: 1000-310X(2020)04-0589-09
DOI: 10.11684/j.issn.1000-310X.2020.04.013

The propagation characteristics of ultrasonic wave on 10 kV XLPE cable

NI Hui 1 WU Xutao 1 YU Haibo 2 CHENG Yangchun 2 HE Ninghui 1 MA Bo 1

MA Yunlong 1 LI Ridong 2 ZHENG Xiahui 2 XING Lin 3
(1 Electric Power Research Institute of State Grid Ningxia Electric Power Company Limited, Yinchuan 750002, China)
(2 State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources, North China Electric Power
University, Beijing 102206, China)
(3 Economic and Technical Research Institute of State Grid Hebei Electric Power Company Limited,
Shijiazhuang 050000, China)

Abstract: The partial discharge of cable will produce ultrasonic wave, which can be used to estimate the
location and size of partial discharge. In order to study the propagation law of the ultrasonic wave of partial
discharge in the cable, a simulation model of the sound pressure field based on the body of 10 kV XLPE
power cable is established by using COMSOL. The relationship between the diffusion process of the ultrasonic
wave in the cable and the variation law of the peak-to-peak value of the ultrasonic wave on the cable surface
with the propagation distance is explored. The ultrasonic attenuation experiment is carried out on the real
10 kV single-phase XLPE cable. The attenuation law of the peak-to-peak value of ultrasonic wave on the
real cable surface with the propagation distance is studied. The results show that the attenuation of the peak-to-

2019-10-23 收稿; 2020-02-14 定稿
国网宁夏电力有限公司科技项目 (5229DK17000P)
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作者简介: 倪辉 (1989– ), 男, 宁夏人, 硕士, 工程师, 研究方向: 电力设备状态检测与故障分析。
† 通信作者 E-mail: zmyuhaibo@163.com.