Page 110 - 《应用声学》2020年第4期

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传播速度大于外层绝缘。原因可能是局放超声在电 参 考 文 献
缆中的实际传播路线与 x 轴有夹角，会不断在铜芯
[1] 曹俊平, 蒋愉宽, 王少华, 等. XLPE 电力电缆接头缺陷检测
与外层绝缘的界面来回反射，从而沿 “Z” 字形路线 关键技术分析与展望 [J]. 高压电器, 2018, 54(7): 87–97.
轴向传播，这样传播路径会变长，可造成声波在铜芯 Cao Junping, Jiang Yukuan, Wang Shaohua, et al. Anal-
ysis and prospect of defect detection key technology for
中传播速度和外层绝缘一致的现象。相反，铜芯中
XLPE power cable joints[J]. High Voltage Apparatus,
与x轴平行的声波的传播速度自然大于外层绝缘。 2018, 54(7): 87–97.
局放声源是一个点声源，其初始波阵面是一个 [2] 李晓敏. 局部放电超声特性光纤传感检测方法研究 [D]. 太原:
球面，声波传播方向中和电缆 x 轴平行的声束自然 太原理工大学, 2018.
[3] 林耿生. 电力电缆局部放电检测技术研究 [D]. 广州: 华南理
少于非平行声束，所以沿 “Z” 字形路径传播的声波 工大学, 2018.
能量比较大，声压也比较大，声压约是平行于x轴传 [4] 姜芸, 周韫捷. 分布式局部放电在线监测技术在上海 500 kV
播声束声压的100倍。 交联聚乙烯电力电缆线路中的应用 [J]. 高电压技术, 2015,
41(3): 1249–1256.
本文的结论是基于主要分量所体现的规律，也
Jiang Yun, Zhou Yunjie. Application of distributed par-
是电缆中声波幅值所体现的主要规律。关于主要分 tial discharge on-line monitoring technology in Shanghai
量和次要分量所蕴含的波的传播模态的解析研究 500 kV XLPE power cable line[J]. High Voltage Engineer-
ing, 2015, 41(3): 1249–1256.
或数值分析研究有待进一步展开。
[5] 郭灿新, 张丽, 钱勇, 等. XLPE 电力电缆中局部放电检测及
定位技术的研究现状 [J]. 高压电器, 2009, 45(2): 56–60.
5 结论 Guo Canxin, Zhang Li, Qian Yong, et al. Current sta-
tus of partial discharge detection and location techniques
本文通过建立 10 kV XLPE 电缆仿真模型，研 in XLPE power cable[J]. High Voltage Apparatus, 2009,
究了模拟局放超声波电缆内部传播过程，并通过 45(2): 56–60.
[6] Tian Y, Lewin P L, Davies A E, et al. Acoustic emission
搭建 10 kV XLPE 电缆超声衰减实验系统，实测了
detection of partial discharges in polymeric insulation[C].
10 kV 单相 XLPE 电缆本体中超声波衰减情况，仿 1999 Eleventh International Symposium on High Voltage
真和实验对比研究表明： Engineering, London, UK, 1999, 1: 82–85.
[7] Hsieh J C, Tai C C, Su C C, et al. The transmission char-
(1) 实际 10 kV XLPE 电缆中超声波幅值随传
acteristics of sound wave in power cable[C]. 2008 Interna-
播距离的衰减是符合指数规律的，此规律可以用于 tional Conference on Condition Monitoring and Diagnosis,
电缆局放位置或局放强度的估算。声波衰减系数 Beijing, 2008: 1228–1231.
[8] Czaszejko T, Sookun J. Acoustic emission from partial dis-
α = 0.07 Np/mm (或0.62 dB/mm)，是硅橡胶材料
charges in cable termination[C]. 2014 International Sym-
中的 1.55 倍，故衰减比较严重，增加了电缆局放超 posium on Electrical Insulating Materials (ISEIM), 2014.
声波检测的难度，对传感器的灵敏度提出了更高的 [9] Tian Y, Lewin P L, Davives A E, et al. Partial dis-
要求。 charge detection in cables using VHF capacitive cou-
plers[J]. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical
(2) 电缆内部超声波的扩散过程受到电缆结 Insulation, 2003, 10(2): 343–353.
构影响而只能进行一小段距离，对于文中的 10 kV [10] Chen X, Cheng Y, Rong M, et al. Study on wideband sen-
XLPE 电缆，超声波在电缆内部有限距离的扩散过 sor of partial discharge for XLPE power cable[C]. IEEE
Transactions on Properties and Applications of Dielectric
程大约在距声源 100 mm 处结束，扩散过程导致电
Materials, 2003, 1: 203–206.
缆表面声波峰峰值衰减严重，是电缆表面声波峰峰 [11] Schichler U. A sensitive method for on-site partial dis-
值衰减的重要原因。因此，考虑声波在电缆内部的 charge detection on XLPE cable joints[C]. IEEE Transac-
tions on Properties and Applications of Dielectric Materi-
扩散过程，建议此规格电缆局放超声传感器布置在
als, 1997, 2: 1099–1102.
距局放易发位置100 mm以内。 [12] Kheirmand A, Leijon M, Tornkvist C. Detection and lo-
(2) 用扩散半径 r 和电缆直径 2R 0 之比 k 表示 calization of partial discharge in high voltage power ca-
ble joints[C]. 1998 IEEE 6th International Conference on
电缆内部波阵面平面化程度，当 k 值等于 2.42 时判
Conduction and Breakdown in Solid Dielectrics, 1998.
定电缆中声波波阵面近似变成平面，扩散过程基本 [13] Tian Y, Lewin P L, Davies A E. Comparison of on-line
结束。此判断方法也可以推广到其他类似规格的 partial discharge detection methods for HV cable joints[J].
电缆。 IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insula-
tion, 2002, 9(3): 604–615.