基于极化/去极化电流法的XLPE电缆老化检测研究

摘要

随着交联聚乙烯（XLPE）电缆运行年限的增加，电缆由于长期处于电场、水分、机械应力等因素的作用，其绝缘逐步发生老化降解，因此需要对XLPE电缆的绝缘老化状态进行评估，防止因绝缘老化造成电力事故的发生。极化/去极化电流（Polarization/depolarization Current，PDC）与XLPE电缆绝缘老化密切相关。当XLPE电缆绝缘内部存在水树时，在直流电压的作用下，由于水树与XLPE交界处的界面极化过程使得PDC发生变化，因此通过对PDC的测量可以反映电缆绝缘内部的水树老化状态。
　　本文对PDC电流相关理论进行介绍，分析PDC与XLPE电缆老化的深层联系；对极化和去极化电流的表达式进行推导，并给出XLPE电缆的扩展Debye模型。研制了一套适用于XLPE电缆的PDC检测装置。选取高精度低噪声运放，并采用超高阻值电阻作为反馈电阻组成I/V转换放大电路；采取特殊的防泄漏措施，运用高精度的A/D转换等手段使得电流检测精度更高。经校验，所研制装置电流测量范围为±20μA，检测精度达1pA。采用高频高压方式对XLPE电缆样品进行加速老化，并在不同的老化时间下测量电缆的PDC，分析所测PDC随电缆老化时间的变化规律。结果表明，不同时刻下的电流值、时域下的I*t~lnt曲线、扩展Debye模型的R-C参数、时频转换后的tanδ频谱等均随电缆的老化而具有明显的变化规律，可作为衡量XLPE电缆老化程度的状态特征量。

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1 绪 论

1.1课题研究的背景

1.2国内外研究现状

1.3论文的研究内容

2 极化/去极化电流的基本理论

2.1电介质的极化

2.2 XLPE电缆的老化与极化

2.3极化/去极化电流理论模型

2.4本章小结

3 极化/去极化电流检测装置研制

3.1总体方案设计

3.2电流检测电路及信号采集控制电路的设计

3.3检测装置的校验

3.4本章小结

4 XLPE电缆的极化/去极化电流检测和数据分析

4.1 XLPE电缆的加速老化

4.2 XLPE电缆的极化/去极化电流分析

4.3本章小结

5 全文总结和展望

5.1全文总结

5.2展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的学术论文