電纜在運(yùn)行過程中不可避免的受到熱、電、機(jī)械和輻照等因素的作用促使絕緣材料逐漸發(fā)生老化,降低了電纜運(yùn)行的可靠性。大多數(shù)電纜故障往往是由局部絕緣老化等潛伏性缺陷發(fā)展而成,而傳統(tǒng)電纜檢測方法多局限于電纜整體老化狀態(tài)診斷或發(fā)生故障后的定位。高頻下電纜可看作傳輸線,電纜上每段的參數(shù)由電纜的導(dǎo)體和介質(zhì)材料屬性、幾何尺寸、形狀等決定,當(dāng)信號沿電纜傳播過程中遇到參數(shù)變化時會在該處發(fā)生折反射,電纜的反射系數(shù)譜包含了局部老化狀態(tài)信息,可以實(shí)現(xiàn)電纜局部老化的診斷。本文基于頻域反射原理進(jìn)行電纜局部老化的診斷研究,主要工作如下:1.分析了交聯(lián)聚乙烯（Cross-linked Polyethylene,XLPE）電纜絕緣老化的現(xiàn)象與原因,研究了熱老化和電老化的老化機(jī)理。針對電介質(zhì)的介電特性,分析了 XLPE材料介電常數(shù)隨老化狀態(tài)變化的趨勢。2.根據(jù)電纜結(jié)構(gòu)特征,以電磁場原理為基礎(chǔ),考慮高頻下導(dǎo)體的趨膚效應(yīng)和半導(dǎo)電材料的介電響應(yīng),建立了電纜分布參數(shù)頻域計(jì)算模型�；趥鬏斁�理論提出電纜局部老化模型,并計(jì)算電纜首端反射系數(shù)譜。10kV電纜的反射系數(shù)譜表明,含有局部老化缺陷的電纜首端反射系數(shù)譜隨頻率的增大呈指數(shù)衰減,并以... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

介電機(jī)理的頻率響應(yīng)

2XLPE電纜絕緣的介電特性圖2-4電介質(zhì)的介電特性測試示意圖Fig.2-4Schematicdiagramofdielectricpropertytest實(shí)際運(yùn)行中的電纜主要受熱和電場的共同作用發(fā)生老化，實(shí)驗(yàn)室中通過加速老化試驗(yàn)探究XPLE材料性能的劣化規(guī)律，文獻(xiàn)[21]對110kV未服役商用XLPE電纜絕緣切片在實(shí)驗(yàn)室130℃環(huán)境下加速熱老化，在80℃測試溫度下測得不同老化時間的XLPE介電譜如圖2-4。(a)ε′-f曲線(b)ε″-f曲線圖2-5XLPE試樣在80℃下的介電性能變化曲線Fig.2-5ChangecurveofdielectricpropertiesofXLPEsampleat80℃圖2-4中，不同老化時間的XLPE復(fù)介電常數(shù)實(shí)部ε′隨著隨頻率的變化不大，隨著老化時間的增加，ε′在整個頻率范圍內(nèi)逐漸增大。由于XLPE的分子鏈在熱老化過程中斷裂，并產(chǎn)生了羰基等極性基團(tuán)，在外施電場的作用下，這些極性基團(tuán)會發(fā)生響應(yīng)使得ε′增大。由圖2-5(b)可見，XLPE的ε′′隨著老化時間的增加而增大，使得介質(zhì)的電導(dǎo)效應(yīng)增大，介質(zhì)損耗增加，ε′′隨頻率的變化與材料老化狀態(tài)相關(guān)，在高頻段下趨于穩(wěn)定。通常未老化的XLPE的復(fù)介電常數(shù)約為2.3+j0.001，大量試驗(yàn)結(jié)果表明，在多種老化因素下，XLPE的復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部和虛部都會隨著老化狀態(tài)的加劇而增大。在1MHz~1GHz的頻段，XLPE材料主要以偶極子極化為主，因而其介電特性隨頻率變化較為穩(wěn)定。2.4本章小結(jié)本章主要介紹了電力電纜的基本結(jié)構(gòu)形式和各部分組成的作用，介紹了幾種電纜常見13

2XLPE電纜絕緣的介電特性圖2-4電介質(zhì)的介電特性測試示意圖Fig.2-4Schematicdiagramofdielectricpropertytest實(shí)際運(yùn)行中的電纜主要受熱和電場的共同作用發(fā)生老化，實(shí)驗(yàn)室中通過加速老化試驗(yàn)探究XPLE材料性能的劣化規(guī)律，文獻(xiàn)[21]對110kV未服役商用XLPE電纜絕緣切片在實(shí)驗(yàn)室130℃環(huán)境下加速熱老化，在80℃測試溫度下測得不同老化時間的XLPE介電譜如圖2-4。(a)ε′-f曲線(b)ε″-f曲線圖2-5XLPE試樣在80℃下的介電性能變化曲線Fig.2-5ChangecurveofdielectricpropertiesofXLPEsampleat80℃圖2-4中，不同老化時間的XLPE復(fù)介電常數(shù)實(shí)部ε′隨著隨頻率的變化不大，隨著老化時間的增加，ε′在整個頻率范圍內(nèi)逐漸增大。由于XLPE的分子鏈在熱老化過程中斷裂，并產(chǎn)生了羰基等極性基團(tuán)，在外施電場的作用下，這些極性基團(tuán)會發(fā)生響應(yīng)使得ε′增大。由圖2-5(b)可見，XLPE的ε′′隨著老化時間的增加而增大，使得介質(zhì)的電導(dǎo)效應(yīng)增大，介質(zhì)損耗增加，ε′′隨頻率的變化與材料老化狀態(tài)相關(guān)，在高頻段下趨于穩(wěn)定。通常未老化的XLPE的復(fù)介電常數(shù)約為2.3+j0.001，大量試驗(yàn)結(jié)果表明，在多種老化因素下，XLPE的復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部和虛部都會隨著老化狀態(tài)的加劇而增大。在1MHz~1GHz的頻段，XLPE材料主要以偶極子極化為主，因而其介電特性隨頻率變化較為穩(wěn)定。2.4本章小結(jié)本章主要介紹了電力電纜的基本結(jié)構(gòu)形式和各部分組成的作用，介紹了幾種電纜常見13

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]介電譜用于評估XLPE電纜絕緣劣化狀態(tài)的研究[J]. 周利軍,王媚,周韞捷,蔣曉娟,楊天宇,張媛媛.  絕緣材料. 2019(01)
[2]基于超低頻介損檢測的電纜絕緣性能評估與影響因素分析[J]. 任志剛,李偉,周峰,劉守全,車瑤,李明春,姒天軍,王羽.  絕緣材料. 2018(04)
[3]不同溫度熱老化條件下交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣熱性能和力學(xué)性能的劣化趨勢研究[J]. 李歡,李建英,馬永翔,閆群民,歐陽本紅.  絕緣材料. 2018(01)
[4]基于介電性能的電纜熱老化及輻照老化檢測技術(shù)研究[J]. 張益舟,龔智明,王雷,汪亮,云浩,鄭崢.  絕緣材料. 2017(09)
[5]矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的時頻域阻抗測量技術(shù)[J]. 劉丹,李樹彪,莊志遠(yuǎn).  國外電子測量技術(shù). 2017(08)
[6]中高壓XLPE電纜故障種類及機(jī)理辨析[J]. 馬欽國,李復(fù)明,薛曉軍,喬文瑋,李高峰,鄭曉泉.  電線電纜. 2017(01)
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[8]交聯(lián)聚乙烯電纜的老化及其診斷方法研究進(jìn)展[J]. 李偉,吳麟琳,張幸,趙艾萱,王彥博,陶詩洋,鄧軍波,張冠軍.  絕緣材料. 2016(11)
[9]基于多尺度小波判據(jù)和時頻特征關(guān)聯(lián)的電纜早期故障檢測和識別方法[J]. 姚海燕,張靜,留毅,潘姝,徐貝,李題印,周念成.  電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2015(09)
[10]運(yùn)行高壓交聯(lián)聚乙烯電力電纜的介電性能[J]. 朱曉輝,孟崢崢,王浩鳴,薛程,杜伯學(xué).  高電壓技術(shù). 2015(04)

博士論文
[1]基于超聲法的XLPE電力電纜絕緣缺陷檢測診斷技術(shù)研究[D]. 劉蓉.西北工業(yè)大學(xué) 2015
[2]基于時域反射原理的電纜測長若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 宋建輝.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010

碩士論文
[1]光頻域反射的頻譜分析技術(shù)研究[D]. 馬成.上海交通大學(xué) 2016
[2]基于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的時域分析技術(shù)研究[D]. 鄧凌宇.西安電子科技大學(xué) 2015
[3]XLPE高壓電纜絕緣老化狀態(tài)評估研究[D]. 薛程.天津大學(xué) 2014
[4]電力電纜絕緣缺陷檢測方法的研究[D]. 王備貝.華北電力大學(xué) 2013
[5]10kV地下電纜早期故障檢測與識別方法探討[D]. 戴銘.西南交通大學(xué) 2012
[6]遺傳算法在函數(shù)優(yōu)化中的應(yīng)用研究[D]. 金芬.蘇州大學(xué) 2008



本文編號：3501726