基于10kV XLPE电缆的绝缘老化分析研究

摘要

交联聚乙烯(XLPE)电力电缆凭借其优异的热、机械特性和电气性能及易安装维护、介质损耗低等优点，被广泛应用于城市配电网中。电缆运行过程中，在水分和电场的共同作用下发生物理化学变化，形成水树枝。水树枝可进一步发展成为电树枝，使电缆绝缘性能下降，引发放电事故，严重影响电网的可靠供电。因此，考察电缆水树的生长过程及检测方法对保障电网安全运行具有重要的理论意义和实用价值。
　　 残留电荷法是一种适用于10 kV～66 kV电压等级XLPE电缆的水树枝检测方法。该方法首先采用直流电压对电缆充电，使水树枝内积聚空间电荷；接地放电后，极化电荷及表层电荷释放，仍存在水树枝内的空间电荷即为残留电荷；最后，施加适当的电压使水树枝呈现非线性电阻特性，测量释放的残留电荷量，该电荷量与水树老化程度具有较好的相关性，据此可判断XLPE电缆的水树老化程度。
　　 本文采用老化时间分别为120、240、360天的10 kV XLPE电缆为试样，基于残留电荷法检测其水树老化程度，考察了直流电压幅值、直流加压时间、正负直流高压、正反加压、接地放电时间对残留电荷量的影响，提出施加脉冲电压释放残留电荷的新方法，并对脉冲频率、脉冲施加时间对残留电荷量的影响进行了研究。结果表明，随着直流电压幅值的增加或直流电压施加时间的延长，残留电荷量均逐渐增大并趋于饱和；施加负直流电压时的残留电荷量较施加正直流电压时大。正向加压时电荷更容易注入进去；接地放电时间从2 min增加到10 min时，残留电荷量下降很小，表明接地放电时间对残留电荷量的影响较小。随着脉冲频率从0.8 kHz增加到1.6 kHz，残留电荷量先增大后减小；随着脉冲施加时间的增加，残留电荷量增加。

目录

文摘

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第一章 绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2电力电缆发展史

1.2.1国外电力电缆发展史

1.2.2我国电力电缆发展史

1.2.3我国电力电缆发展趋势

1.3电力电缆分类及其特点

1.4电力电缆试验技术

1.4.1各种常规试验项目

1.4.2常规试验项目的优缺点及比较

1.5电力电缆供电的优缺点

1.6电力电缆故障统计

1.6.1日本电力电缆故障统计

1.6.2我国天津地区电缆故障统计

1.7本文研究内容

第二章 电力电缆的水树老化检测及发展趋势

2.1电力电缆老化现象

2.2 XLPE电缆水树

2.2.1水树分类

2.2.2水树形状及形成机理

2.2.3水树特性

2.2.4水树中空间电荷

2.3水树检测方法

2.3.1直流泄漏电流法和直流电导率法

2.3.2直流分量法

2.3.3直流叠加法

2.3.4交流叠加法

2.3.5低频叠加法

2.3.6损耗电流法(谐波分量法)

2.3.7介质损耗法

2.4水树修复技术

2.4.1水树修复技术原理

2.4.2水树修复液注入工艺

2.4.3水树修复技术研究现状

2.5水树防止技术

2.5.1防止水树发生的措施

2.5.2抗水树电缆

2.6基于老化评估方法的资产管理

2.6.1水树检测技术及其经济性评价

2.6.2诊断与损失预测模型计算

2.7寿命评估

2.7.1电缆绝缘击穿的基础理论

2.7.2电缆寿命指数的求取

2.7.3 V-t曲线

2.7.4考虑综合因素的寿命评估

2.8本章总结

第三章 残留电荷法基本原理及仿真研究

3.1水树枝的非线性

3.2残留电荷法

3.2.1残留电荷法基本原理

3.2.2残留电荷形成机理

3.2.3残留电荷法研究现状

3.3残留电荷法仿真研究

3.3.1水树双层绝缘模型

3.3.2残留电荷响应的理论考察

3.4本章总结

第四章 脉冲式残留电荷法实验系统及影响因素考察

4.1脉冲式残留电荷法

4.1.1实验试样

4.1.2实验电路图

4.1.3实验装置简介

4.2脉冲式残留电荷法各种影响因素的考察

4.2.1残留电荷信号的释放

4.2.2脉冲式残留电荷法影响因素的考察

4.3本章总结

第五章 结论与展望

5.1全文总结

5.2研究展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢