隨著我國電力工業(yè)的飛速發(fā)展,電力電纜是僅次于架空線路的重要輸電設(shè)備。特高壓及長距離輸電工程的發(fā)展,對(duì)電力電纜的安全運(yùn)行與故障定位和檢修提出了更高的要求。當(dāng)暫態(tài)高頻信號(hào)在交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜中傳播時(shí),導(dǎo)體的集膚效應(yīng)和半導(dǎo)電層的頻變效應(yīng)是導(dǎo)致高頻信號(hào)衰減和色散的主要原因,而以往的整數(shù)階電纜模型往往忽略內(nèi)、外半導(dǎo)電層的頻變效應(yīng),影響暫態(tài)分析的準(zhǔn)確性,因此建立準(zhǔn)確的電路模型對(duì)于分析高頻信號(hào)在電纜中的傳播有著重要的意義。其次,電力電纜常敷設(shè)于地下或海底,出現(xiàn)故障后會(huì)給運(yùn)維和檢修帶來不便,基于前人提出的各種故障定位理論,需要提出定位精度高、速度快的故障定位方法。本文首先測(cè)量了電纜半導(dǎo)電層的相對(duì)復(fù)介電常數(shù),使用Cole-Cole模型進(jìn)行擬合后,利用擬合模型和圓柱形電容的計(jì)算公式推導(dǎo)出電力電纜內(nèi)外半導(dǎo)電層的分?jǐn)?shù)階導(dǎo)納參數(shù)。根據(jù)Boogs提出的徑向電纜模型,建立起同時(shí)考慮電纜集膚效應(yīng)和半導(dǎo)電層頻變效應(yīng)的分?jǐn)?shù)階電纜模型,對(duì)該模型進(jìn)行求解后,搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證了本模型的準(zhǔn)確性。使用該模型對(duì)電纜中高頻信號(hào)的傳播規(guī)律進(jìn)行了分析。另外,本文基于時(shí)間反演聚焦原理,應(yīng)用提出的分?jǐn)?shù)階電力電纜模型,實(shí)現(xiàn)了常見的電力電纜故障(短路故障、局部放電故障、電磁干擾源)的定位測(cè)距,并說明了使用分?jǐn)?shù)階電力電纜模型進(jìn)行故障測(cè)距時(shí)的精確度優(yōu)于傳統(tǒng)整數(shù)階電纜模型。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM75
【部分圖文】：

圖 1-2 電力電纜Γ型級(jí)聯(lián)模型模方法由于單位長度的模型中涉及元件較多，因此大，求解困難。同時(shí)，該方法半導(dǎo)電層使用的測(cè)量型號(hào)的電纜可能存在誤差。的電力電纜高頻模型，應(yīng)該做出改進(jìn)，提出一個(gè)更號(hào)于電纜中的傳播規(guī)律[7-9]，近年來分?jǐn)?shù)階微積分理4]，豐富了電氣設(shè)備電路模型理論，本文也將分?jǐn)?shù)階。故障定位方法的研究現(xiàn)狀障類型很多，下面從開路故障、低阻故障、高阻故其定義與相對(duì)應(yīng)的故障定位方法的研究現(xiàn)狀[15]。指電纜導(dǎo)體連接不良，電能不能完全從始端傳送到的絕緣電阻在接受范圍之內(nèi)，但電纜終端電壓很低路故障即為斷路故障；低阻故障[17-18]是指相與相之

只對(duì)外半導(dǎo)電層的相對(duì)復(fù)介電常數(shù)進(jìn)行測(cè)量與擬合即可。將試品電電工鉗剝離后再將銅帶屏蔽層剝?nèi)�，此時(shí)黑色的外半導(dǎo)電層裸露于工刀在半導(dǎo)體層上劃出平整切割線后使用鑷子以及尖嘴鉗剝離，不形變影響測(cè)量結(jié)果。剝離下來的半導(dǎo)電層選取平整處裁切為邊長 樣本共 5 個(gè)，使用分辨力為 0.01mm 的電子游標(biāo)卡尺測(cè)量式樣的2mm，選用細(xì)砂紙打磨樣本表面，使兩個(gè)面平行，式樣厚度均勻。由使用材料一樣，故只剝離外半導(dǎo)電層作為測(cè)試樣本。由于測(cè)試需求樣本兩面噴金，增大測(cè)量的精確性。試樣的頻域介電譜（Frequency Domian Spectroscopy, FDS）采用寬（德國 Novocontrol 公司，型號(hào) Concept40）進(jìn)行測(cè)量。能靈敏地測(cè)極低損耗的材料（可達(dá)到 10-5分辨率），可以測(cè)量包括固體、薄膜內(nèi)的各種絕緣材料。將阻抗譜儀的測(cè)量范圍調(diào)整為 10kHz-10MHz，極之間，對(duì)五個(gè)樣品分別測(cè)量后取平均值，得到實(shí)測(cè)相對(duì)復(fù)介電常域介電譜。測(cè)試試品與裝置如圖 3-4。

( )( )sin2( )( )ff (3-8)且式（3-6）中參數(shù)的限定約束條件為max-40 110 (3-9)使用 Matlab 中的 fmincon 語句可以實(shí)現(xiàn)上述有約束優(yōu)化。式（3-6）中的四個(gè)待擬合參數(shù)的擬合結(jié)果和擬合曲線分別見表 3-2 和圖 3-6。表 3-2 Cole-Cole 模型參數(shù)擬合結(jié)果參數(shù) R ( ) R ( )數(shù)值 92.92 3×1040.652 0.483 92.01% 80.17%
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