基于谐波分量法XLPE电缆水树老化测试系统的研究

摘要

交联聚乙烯电缆具有优异的性能,自从60年代投入使用以来已经成为中高压输电系统的主要品种.然而电缆绝缘中的水树老化问题一直是影响电缆安全、可靠运行的主要因数.在离线条件下检测水树老化状态的手段比较多,而在这些方法中可发展成在线检测的却比较少.其中,直流分量法和谐波分量法是最有希望发展成在线检测技术,并且直流分量法在日本已经成功地用于在线检测.该论文研究的目的是探讨通过信号处理技术消除电网谐波影响的可行性,从而将谐波分量法发展成可实际应用的在线监测技术.主要研究内容包括:通过计算机仿真分析和基础试验研究,分析谐波分量法的测试原理;设计可在有电网谐波干扰条件下测试损耗电流谐波分量的测试系统;对所涉及的系统的硬件和软件部分进行设计;探讨测试系统的非线性补偿技术和系统校正技术.该文通过实验研究和仿真分析证实:水树老化后XLPE电缆绝缘电导与电压关系的非线性导致损耗电流谐波分量,而电导与电压关系的极性效应导致泄漏电流含有直流分量;应用损耗电流谐波分量可检测水树的老化程度,检测灵敏度不受完好电缆长度的影响.该文所设计的测试系统在一次回路平衡掉容性电流,为损耗电流谐波分量的测量奠定基础.电流比较器输出的信号提供了在非正弦电压作用下的损耗电流信息,辅CT提供了作用在被测电缆上电压的信息,为通过软件分析处理并获得标准正弦电压作用下被测电缆损耗电流的谐波分量奠定基础.在对测试系统给出各次谐波相应的幅值和相位的修正系数以后,利用损耗电流谐波分量来重构XLPE水树老化后的伏安特性就可以实现.该文分析研究了一种可在电源存在谐波干扰的条件下测试损耗电流谐波分量的测试系统,为该系统应用于现场测试提供了一定的实验依据.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1概述

1.2水树的相关研究

1.2.1水树的定义

1.2.2水树的分类

1.2.3水树的染色及水树发生、进展的影响因数

1.3水树引起的XLPE电缆绝缘老化诊断

1.3.1离线检测技术

1.3.2在线检测技术

1.4本论文的研究内容

第2章水树老化后损耗因数和损耗电流的实验研究及仿真分析

2.1聚乙烯和交联聚乙烯片状试样水树老化的实验研究

2.1.1实验方法

2.1.2实验结果和讨论

2.2水树老化后损耗因数和损耗电流的仿真分析

2.2.1水树老化后试样伏安特性的模拟

2.2.2水树老化后损耗因数的仿真分析

2.2.3水树老化后损耗电流谐波分量的仿真分析

2.3本章小结

第3章谐波分量法测试系统的整体设计

3.1传统损耗电流谐波分量法

3.2可实现在线测试损耗电流谐波分量测试系统的设计

3.3测试系统的工作原理

3.4本章小结

第4章测试系统的硬件设计

4.1 CT的设计

4.1.1主CT交流电流比较器的设计

4.1.2辅助CT交流电流互感器和箱体的设计

4.2数据采集卡的选择

4.2.1概述

4.2.2数据采集系统

4.2.3 50Ksps/通道、12位、4通道同步采集A/D板PCI-A/D7301

4.2.4通道基础噪声和传输特性的实验研究

4.3本章小结

第5章测试系统的校正及伏安特性重构的模拟

5.1主CT和辅助CT间有无影响的判断

5.2快速傅立叶变换中幅值和相位的讨论

5.3测试系统对应各次谐波的修正系数

5.3.1电流互感器的修正

5.3.2电流比较器的修正

5.4伏安特性重构的模拟

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢