(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210899596.8 (22)申请日 2022.07.28 (71)申请人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市咸宁西路28号 (72)发明人 高建　李建英　张浩然　武康宁　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 范巍 (51)Int.Cl. G01N 30/02(2006.01) G01R 31/08(2006.01) H02G 1/12(2006.01) H02G 1/16(2006.01) (54)发明名称 一种基于气体检测的高压电缆缓冲层烧蚀 故障诊断方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于气体检测的高压电 缆缓冲层烧蚀故障诊断方法及系统， 属于电力设 备电气绝缘检测领域， 首次创新地使用气体来判 断电缆缓冲层烧蚀故障， 由于缓冲层在发生烧蚀 故障时， 会伴随着氢气、 甲烷等气体产物的生成， 因此可以将此作为反应缓冲层烧蚀故障的关键 特征参量， 根据采集到的气体的成分以及浓度来 诊断烧蚀故障， 本发明的方法操作简单， 可实施 性强， 诊断结果可靠， 且诊断过程可以重复， 为实 际高压电缆线路缓冲层烧蚀故障的检测与诊断 提供了重要的参 考价值。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 115078594 A 2022.09.20 CN 115078594 A 1.一种基于气体检测的高压电缆缓冲层烧蚀故障诊断方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 步骤1： 在高压电缆上， 选择待检测的位置， 进行打孔操作； 步骤2： 在打孔处对电缆内的气体进行收集； 步骤3： 对收集的气体通过气相色谱分析， 获得电缆缓冲层烧蚀故障情况： 当检测到氢气时， 表明电缆内部受潮或进水， 产生电化学腐蚀； 当检测到甲烷、 乙烯或乙炔时， 表明电缆缓冲层出现过 热分解， 缓冲层导电路径破坏。 2.根据权利要求1所述的基于气体检测的高压电缆缓冲层烧蚀故障诊断方法， 其特征 在于， 步骤1中， 打孔操作具体如下： 在高压电缆的铝护套的波峰处去 除电缆的部分外护套， 暴露出铝护套， 铝护套暴露区 域的直径约为5～15m m， 然后对铝护套 进行微型打孔， 孔径为1～8m m。 3.根据权利要求1所述的基于气体检测的高压电缆缓冲层烧蚀故障诊断方法， 其特征 在于， 步骤2中， 收集气体是通过气体采集装置进行， 气体采集装置的采集枕头直径为1～ 3mm， 长度为10～5 0mm。 4.根据权利要求1所述的基于气体检测的高压电缆缓冲层烧蚀故障诊断方法， 其特征 在于， 步骤2中， 收集气体量 为100～200mL。 5.根据权利要求1所述的基于气体检测的高压电缆缓冲层烧蚀故障诊断方法， 其特征 在于， 收集完气 体后， 还包括对打孔处的电缆进 行恢复修补的操作， 恢复该位置的电缆铝护 套以及外护套的电气性能及 密闭性。 6.根据权利要求5所述的基于气体检测的高压电缆缓冲层烧蚀故障诊断方法， 其特征 在于， 恢复修补具体操作如下： 采用与打孔孔径匹配的修复铝钉， 将修复铝钉安装到气孔处， 使铝钉与铝护套紧密配 合， 然后采用封铅法将修复铝钉与电缆铝护套热熔焊接为密封的整体， 然后在打孔处绕包 绝缘胶带以及PVC带， 修复外护套的密闭性。 7.根据权利要求6所述的基于气体检测的高压电缆缓冲层烧蚀故障诊断方法， 其特征 在于， 修复铝钉的直径与气孔的孔径一致， 为1～8mm； 修复铝钉的长度与铝护套的厚度一 致， 为2～3mm。 8.根据权利要求1所述的基于气体检测的高压电缆缓冲层烧蚀故障诊断方法， 其特征 在于， 气相色谱分析每次所需的气体 体积为1～5mL。 9.根据权利要求1所述的基于气体检测的高压电缆缓冲层烧蚀故障诊断方法， 其特征 在于， 检测到的氢气含量越高， 表明电化学腐蚀现象越严重； 检测到的甲烷、 乙烯、 乙炔含量 越高， 表明缓冲层的过 热情况越严重， 故障时间越长， 放电情况 更剧烈。 10.一种基于气体 检测的高压电缆缓冲层烧蚀故障诊断系统， 其特 征在于， 包括： 电缆打孔模块， 用于在高压电缆需要检测的位置处， 对高压电缆进行打孔； 气体采集模块， 用于在打孔处采用气体采集装置对高压电缆内的气体进行收集； 气体分析模块， 用于通过气相色谱分析采集到的气体成分， 对电缆缓冲层烧蚀故障情 况进行诊断， 其中： 当检测到氢气时， 表明电缆内部受潮或进水， 产生电化学腐蚀； 当检测到甲烷、 乙烯或乙炔时， 表明电缆缓冲层出现过 热分解， 缓冲层导电路径破坏。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115078594 A 2一种基于气体检测的高压电缆缓冲层烧蚀故障诊断方 法及 系统 技术领域 [0001]本发明属于电力设备电气绝缘检测领域， 具体涉及一种基于气体检测的高压电缆 缓冲层烧蚀故障诊断方法及系统。 背景技术 [0002]高压电缆缓冲层烧蚀故障是近年来频繁出现的电缆故障类型， 主要表现为在电缆 铝护套、 缓冲层以及绝缘屏蔽层出现白色粉末， 缓冲层 存在烧蚀孔洞， 以及铝护套的腐蚀现 象。 已有大量研究针对缓冲层烧蚀故障进行了研究， 揭示了缓冲层烧蚀故障的起因。 一方 面， 高压电力电缆在实际制造、 运输、 安装和运行的过程中， 会不可避免地受到外界的挤压、 扭曲甚至过度弯 折等情况， 导致电力电缆中的铝护套与缓冲层发生过盈接触或不良接触等 不均匀接触的情形。 这种不均匀接触会导致缓冲层中流过 的泄露电流不均匀， 使得缓冲层 局部发生烧蚀劣化， 并在缓冲层、 铝护套以及绝缘屏蔽层表面形成烧蚀白斑。 另一方面， 在 电缆的生产、 存放以及运行 的过程中会有水分进入到电力电缆中。 缓冲层在有水分的环境 下， 会使得铝护套发生电化学腐蚀， 生成烧蚀白斑。 通常认为烧蚀白斑的成分为Na2CO3、 Na2HCO3及Al2O3等白色粉末状物质， 这些物质将使高压电缆皱纹铝护套与缓冲层之间出现 高阻连接， 容易引起发热过度甚至局部放电， 严重危害电缆的正常运行， 极易导致电力电缆 故障， 造成了大量的经济损失。 [0003]可以看出， 缓冲层烧蚀故障会严重威胁电缆的安全稳定性以及可靠性， 及时发现 并排查出高压电缆的缓冲层 烧蚀故障对于维护输电线路的安全稳定运行、 降低电缆 故障带 来的经济损失具有重要的实际意 义与价值。 [0004]然而， 由于缓冲层烧蚀故障的机理复杂， 目前的缓冲层烧蚀检测手段， 包括局部放 电测试、 X射线成像技术等， 其准确度与推广度均无法满足实际电缆线路缓冲层 烧蚀故障检 测与诊断的要求， 导致输电线路中大量潜在的缓冲层烧蚀故障无法被及时有效地发觉， 对 电力系统的安全与稳定运行构成了极大的隐患。 发明内容 [0005]为了克服上述现有技术的缺点， 本发明的目的在于提供一种基于气体检测的高压 电缆缓冲层 烧蚀故障诊断方法及系统， 能够有效解决高压电缆缓冲层 烧蚀故障的检测与诊 断问题。 [0006]为了达到上述目的， 本发明采用以下技 术方案予以实现： [0007]本发明公开了一种基于气体检测的高压电缆缓冲层烧蚀故障诊断方法， 包括以下 步骤： [0008]步骤1： 在高压电缆上， 选择待检测的位置， 进行打孔操作； [0009]步骤2： 在打孔处对电缆内的气体进行收集； [0010]步骤3： 对收集的气体通过气相色谱分析， 获得电缆缓冲层烧蚀故障情况：说　明　书 1/5 页 3 CN 115078594 A 3