基于残留电荷法的XLPE电缆水树老化诊断研究

论文摘要

交联聚乙烯(XLPE)电缆具有极佳的电气性能,极易敷设和极佳的抗老化特性等优点,已被广泛用于各个电压等级的输电线路当中。在电场和水分的共同作用下,电缆绝缘中会产生水树枝。伴随着水树枝的生长,水树枝尖端的电场将愈加集中,局部高场强最终使水树枝尖端产生电树枝。电树枝一旦形成,极可能造成电缆绝缘层在短期内被击穿。因此,考察水树枝的生长过程及检测方法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。本文从微观角度叙述了XLPE电缆内水树枝的形成过程,介绍了水树枝的微观结构和等效的椭球模型结构。详细阐述了水树枝的非线性电阻特性,据此提出了基于残留电荷法的水树枝老化检测技术,设计并搭建了实验电路。对12根10千伏XLPE电缆样品进行实验,测量了样品中残留的电荷量。结果显示,施加第一组斜坡交流电压时,残留电荷泄漏的速率和大小与电缆绝缘的水树枝生长情况有较好的相关性。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 电力电缆发展概况
• 1.3 电力电缆的分类
• 1.4 电力电缆供电的优缺点
• 1.5 电力电缆的常见故障
• 1.6 国内外对电缆检测问题的认识过程
• 1.7 本文研究内容
• 第二章 水树的生成原理以及电缆在线检测方法的比较
• 2.1 水树的生成原理
• 2.1.1 水树枝的微观结构
• 2.1.2 XLPE 电缆绝缘中的水分
• 2.1.3 XLPE 电缆绝缘中的杂质离子
• 2.1.4 含水树枝XLPE 试样中的空间电荷动态分布
• 2.1.5 XLPE 电缆内水树枝形成机理
• 2.2 XLPE 电缆绝缘监测方法及比较
• 2.2.1 直流法在线检测技术原理及方法
• 2.2.2 介质损耗法
• 2.2.3 接地电流法
• 2.2.4 其他检测方法
• 2.3 本章小结
• 第三章 残留电荷法的原理和实验系统的搭建
• 3.1 水树枝的非线性
• 3.2 残留电荷法的原理
• 3.3 残留电荷法的影响因素
• 3.4 实验线路及实验装置
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于残留电荷法的XLPE 电缆内水树枝劣化程度分析
• 4.1 实验试样
• 4.2 试验数据及其分析
• 4.2.1 介质损耗角正切值的测量
• 4.2.2 残留电荷法的试验结果
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结
• 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