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项目年度编号
2100070071
中图分类号
TM247
成果公布年份
2021
成果简介
随着海上风电大规模开发利用和大容量、长距离直流输电技术的应用，以交联聚乙烯(XLPE)为主绝缘材料的柔性直流电缆快速发展。世界上已投运和在建的XLPE绝缘高压柔性直流电缆线路总长度已经达到数千公里，最高电压等级达到500kV。在中国，广东汕头、浙江舟山、福建厦门都已有柔性直流高压电缆线路投运，最高电压等级达到±320kV。江苏、河北等新能源综合利用工程也即将投运大长度(超过100公里)、高电压(±500kV)直流电缆。对这些电缆线路运行状态进行有效监测，以便及时发现缺陷和隐患，确保其正常运行十分重要。由于在直流电压下，电缆本体和电缆附件中电场分布、绝缘性能与交流电压下有很大差异，因此直流电缆及附件的材料、设计和制造工艺与交流电缆有很大不同，直接套用交流电缆检测和监测手段并不合适。针对直流电缆监测分析手段仍非常匮乏。
为解决高压柔性直流电缆投运后运维、检测方面的技术难题，该项目研究了XLPE绝缘直流电缆绝缘击穿机理、影响绝缘性能的关键因素、直流电缆长期老化特性、局部放电特性等内容。提出了通过监测电缆及附件温度分布、泄漏电流、局部放电等特征参量来诊断高压直流电缆绝缘状态的理论。研制出适用于长距离柔性直流电缆线路的局部放电和泄漏电流在线监测系统、基于边缘计算的电缆终端红外热成像系统和电缆温度监测、泄漏电流监测、局部放电监测相关装置。
关键技术主要创新点如下：建成适用于长距离高压柔性直流电缆的一体化的在线监测系统。系统可同时采集直流电缆局部放电和泄露电流状态量。基于同步同时刻原始波形还原比对分析方法，进行局放源点辅助定位；自动绘制局部放电Q(t)图谱，泄漏电流I(t)图。系统可拆分成单台监测装置，进行便携式带电巡检；也可将多台监测装置通过单模光纤级连组网，即插即用，进行重症监护或在线监测，适合多种应用现场；揭示了XLPE绝缘直流电缆绝缘击穿机理，提出了通过监测电缆及附件温度分布、泄漏电流、局部放电等特征参量来诊断绝缘状态的模型，制定了直流电缆附件安装规程、运行维护试验导则、检修规范。研制出基于边缘计算的电缆终端红外热成像系统和电缆温度监测、直流泄漏电流监测、局部放电监测相关装置，具有安全可靠高、测量准确有效、精度高等特点，解决了现场监测难题。
项目共获5项发明专利授权，2项实用新型专利，1项软件著作权；发表论文24篇，其中SCI、EI收录14篇，牵头编写1项行业标准，参与1项国家标准、1项团体标准编写。该成果已经应用到厦门±320kV柔性直流陆地电缆、舟山地区±200kV柔性直流海底电缆。通过不间断的在线监测，可以提前发现隐患，保障安全。该研究成果可每年实现经济效益达370万元。同时，该项目的应用，使运维人员不必每月进行人工检测等维护工作，减少了人工巡视的工作量，减轻了工人劳动强度，实现电缆设备智能化管理的目标，具有广阔的推广应用前景。
完成人
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