损耗电流谐波分量测试系统的研制

摘要

交联聚乙烯(XLPE)电力电缆由于具有优异的性能，问世以来就得到了迅速发展，在各个电压等级的电缆输电线路当中具备了全面替代传统油纸绝缘电缆的趋势。但是XLPE电缆绝缘中的水树老化问题一直是影响电缆安全、可靠运行的主要因素。XLPE电缆绝缘水树检测的研究对保障电力电缆的可靠运行具有重要的理论意义和实用价值。本文以损耗电流谐波分量法为研究对象，开发了一套在实验室和现场条件下都能满足电缆绝缘水树老化状况测试要求的测试装置。
　　 本文首先综述了XLPE绝缘电力电缆水树老化状态检测技术国内外的发展状况，并在此基础上重点分析了损耗电流谐波分量法的测试原理。
　　 在测试系统整体设计时，提出了采用电流比较器高压电桥和高压同轴电缆绝缘技术相结合的设计方案。采用电流比较器高压电桥可平衡掉试品中容性电流，大大提高损耗电流的测试精度。而采用高压同轴电缆绝缘技术，一方面实现损耗电流在高电压侧的获得，即实现接地试品测试：同时采取适当引线电缆屏蔽接地方式消除引线电缆和被测试品电缆终端对测试的影响。
　　 本文所研制的测试系统是在QS30A型流比器高压电桥进行改造而成，重点描述了测试系统的核心部件电流比较器的设计和屏蔽措施等。
　　 为了验证所研发测试装置的有效性，分别对损耗角正切标准器、新电缆、水树老化3800小时电缆以及由非线性绝缘和线性绝缘复合的模拟试样进行实测。对损耗角正切标准器测试结果表明：测试系统具备试品电容、损耗角正切和损耗电流波形的测试能力，即达到了设计目标。对老化前后XLPE电缆测试表明：损耗电流谐波分量能够反映电缆水树老化程度的检测，且较为敏感。对模拟试样测试结果表明：水树老化后，试品的损耗角正切和损耗电流三次谐波随电压增加呈超线性增加，为此本文建议除在确定电压下测试电缆的损耗角正切和损耗电流谐波分量，应改变两到三个电压水平观测损耗角正切、损耗电流谐波分量随电压的变化规律，并以此规律评价电缆水树老化程度。
　　 本文所研制的损耗电流谐波分量的测试系统，在满足损耗电流谐波分量测试的同时可测试损耗角正切和电容值，具有很强的工程实用价值。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 水树的简单介绍

1.2.1 水树的定义

1.2.2 水树的分类

1.2.3 水树的染色性及影响水树产生和生长的因素

1.3 国内外电缆绝缘水树检测技术研究现状

1.3.1 恢复电压法

1.3.2 电位衰减法

1.3.3 逆吸收电流法

1.3.4 直流叠加法

1.3.5 直流分量法

1.3.6 场致发光法

1.3.7 介质损耗法

1.3.8 损耗电流谐波分量法

1.4 本文研究内容

第2章 测试系统的整体设计

2.1 损耗电流谐波分量法测试系统初步设计

2.2 损耗电流谐波分量测试系统的改进

2.3 测试系统的工作原理

2.3.1 电流比较器

2.3.2 电容电桥

2.3.3 内部数据处理

2.4 本章小结

第3章 测试系统的硬件设计

3.1 电流比较器的设计

3.1.1 交流电流比较器组件的设计

3.1.2 箱体设计和电流比较器的屏蔽设计

3.2 数据处理系统的设计

3.2.1 电桥内部数据处理

3.2.2 损耗电流谐波分量数据的采集

3.3 本章小结

第4章 验证性实验

4.1 测试系统的验证

4.2 XLPE电缆的损耗电流谐波分量的实测

4.2.1 试样的制备与水树老化

4.2.2 电缆的损耗电流谐波分量的实测

4.3 模拟试品的测试

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢