基于超低频介损的10kV XLPE电缆绝缘诊断与检测判据研究

摘要

我国配网电缆常发生绝缘受潮水树劣化，造成停电事故频繁发生，对电网安全提出了挑战。电缆超低频介损测量技术在国外已广泛应用，国内却刚刚起步，所采用的IEEE Std 400.2-2013超低频介损判据并不完全适用于我国本土化XLPE电缆。　　因此，本文针对这一工程实际问题，以10kV XLPE电缆为例，开展超低频介损理论分析、实验研究、现场测量与数据处理，对超低频介损检测的有效性与检测判据的完善进行研究，为国内配网电缆介损状态评价规程的制定提供了参考。具体研究内容包括：　　① 通过建立不同受潮程度下电缆接头的电路模型，分析受潮程度与超低频介损特性之间的联系。采用数字仿真的方法分析了水树长度、水树密度、受潮后电缆XLPE介电常数和电导率的变化和受潮段长度占比同超低频介损之间的关联性，为XLPE绝缘水树老化的超低频介损检测的可行性提供理论基础。　　② 基于水针电极法在实验室搭建加速水树老化实验平台，通过设置不同的加压时间衡量不同的受潮程度，得到不同受潮程度 XLPE 绝缘的水树尺寸和超低频介损的变化规律，为电缆绝缘水树老化的超低频介损检测提供依据。　　③开展电缆超低频介损现场测试，对所获得的252组数据按照IEEE Std 400.2-2013国际介损标准进行电缆运行状态的分级，分析介损变化规律，提出超低频介损新的特征量反向介损变化率和介损极差。　　④ 综合IEEE超低频介损三大判据、韩国介损Skirt和新提出的反向变化率与介损极差，利用威布尔分布、对数正态分布和指数分布等状态分布模型，对现场测量数据进行拟合分析，确定最优分布模型，并依据帕累托法则获得电缆运行状态的4级评判阈值，最终得到某地区10kV XLPE电缆的超低频介损评判导则，为大数据时代国内配网电缆介损状态评价规程的制定提供依据。

目录

1 绪 论

1.1课题研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1电缆绝缘水树引发机理及影响因素

1.2.2电缆绝缘状态诊断的研究现状

1.2.3电缆超低频介质损耗检测研究现状

1.3本文主要研究内容

2 XLPE电缆绝缘受潮老化的超低频介损特性研究

2.1.1电缆介质损耗定义

2.1.2电缆绝缘等效模型

2.1.3电缆绝缘的松弛极化模型

2.2不同受潮程度下电缆接头的介损计算分析

2.2.1未形成水树下的电缆介电损耗特性

2.2.2形成水树下的电缆介电损耗特性

2.2.3水树贯穿下的电缆介电损耗特性

2.3加速水树老化实验

2.3.1试样制作及水树老化实验

2.3.2试样观察

2.3.3实验结果分析

2.4本章小结

3 10kV电缆超低频介损现场测试及数据分析

3.1超低频介损现场测试方法

3.2.1线路基本信息

3.2.2初测复测结果对比

3.2.3处缺情况分析

3.3测试结果分析

3.3.1正常状态电缆的介损变化规律

3.3.2注意状态电缆的介损变化规律

3.3.3异常状态电缆的介损变化规律

3.4超低频介损检测判据体系的构建

3.5本章小结

4 电缆超低频介损检测判据的研究

4.1电缆介损状态分布模型

4.2现场测量数据的拟合分析

4.2.1介损平均值的拟合

4.2.2介损随时间稳定性的拟合

4.2.3介损变化率的拟合

4.2.4反向介损变化率的拟合

4.2.5介损极差的拟合

4.2.6 Skirt的拟合

4.3本章小结

5 总结与展望

5.1研究工作总结

5.2后续工作展望

参考文献

附录

A 作者在攻读硕士学位期间科研成果

B 作者在攻读学位期间参加的科研项目

C 学位论文数据集

附件

附件1

附件2

致谢