XLPE電纜絕緣樹(shù)枝老化的時(shí)頻域介電特性研究.pdf

1、當(dāng)交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電纜輸電線路出現(xiàn)事故時(shí)，故障點(diǎn)查找和排除的難度大，會(huì)帶來(lái)難以估量的經(jīng)濟(jì)損失。隨著運(yùn)行年限的增加，由絕緣老化所造成的電纜故障數(shù)量逐漸增加，其中樹(shù)枝狀缺陷是導(dǎo)致XLPE電纜絕緣失效的重要原因。水樹(shù)枝是XLPE電纜發(fā)生絕緣擊穿的主要誘因，電樹(shù)枝是XLPE電纜絕緣失效的最終體現(xiàn)，電纜絕緣樹(shù)枝老化規(guī)律及影響因素的研究對(duì)XLPE電纜絕緣狀態(tài)評(píng)估具有重要意義。以介電響應(yīng)理論為基礎(chǔ)的極化/去極化電流法（Polarization/

2、 Depolarization Current，PDC）作為一種無(wú)損檢測(cè)方法，近年來(lái)已成為復(fù)合介質(zhì)絕緣狀態(tài)診斷研究的熱點(diǎn)。XLPE電纜絕緣發(fā)生樹(shù)枝老化后，良好絕緣與不同類型缺陷形成復(fù)合絕緣介質(zhì)，XLPE電纜絕緣的PDC測(cè)量方法、時(shí)頻域介電性能與老化狀態(tài)之間的聯(lián)系均是需要研究的課題。因此，本文XLPE電纜絕緣樹(shù)枝老化的時(shí)頻域介電特性研究具有重要的理論價(jià)值和工程實(shí)踐意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴分別搭建XLPE電纜絕緣電樹(shù)枝和水樹(shù)

3、枝老化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)電纜絕緣樣品開(kāi)展加速老化，從發(fā)展形態(tài)、生長(zhǎng)規(guī)律及擊穿特性等方面對(duì)電樹(shù)枝特性進(jìn)行研究，然后從水樹(shù)數(shù)目、平均長(zhǎng)度及影響因素等方面對(duì)水樹(shù)枝特性進(jìn)行研究，對(duì)XLPE電纜絕緣樹(shù)枝老化規(guī)律進(jìn)行了總結(jié)和分析。⑵研究了電纜PDC測(cè)量接線方式和寬量程微弱電流測(cè)量技術(shù)，就PDC法測(cè)量裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)和研制，并闡述了多通道電流測(cè)量模塊研制的詳細(xì)過(guò)程。測(cè)試結(jié)果表明：通道1~3（量程為100 pA~1μA）的電流最大相對(duì)誤差均小于5％；當(dāng)被測(cè)電流

4、接近1 pA時(shí)，通道4（量程為1 pA~2 nA）的電流最大相對(duì)誤差為11.6%，但是對(duì)應(yīng)的絕對(duì)誤差僅為0.34 pA。PDC測(cè)量裝置滿足設(shè)計(jì)要求，可以準(zhǔn)確測(cè)量微弱電流信號(hào)。⑶基于時(shí)頻域介電參數(shù)轉(zhuǎn)換原理，XLPE電纜的極化電流可轉(zhuǎn)換為頻域下的介電參數(shù)。因此，利用PDC測(cè)量裝置對(duì)實(shí)驗(yàn)室不同老化程度的電纜樣品開(kāi)展 PDC測(cè)試，對(duì) XLPE電纜樣品的時(shí)頻域介電特性進(jìn)行深入研究。研究表明：電纜的時(shí)域介電特性（極化/去極化電流、擴(kuò)展德拜模型參數(shù)、

5、I*t~lnt曲線）不僅受到老化程度的影響，同時(shí)也受到電纜長(zhǎng)度的影響，單位長(zhǎng)度下的擴(kuò)展德拜模型參數(shù)隨老化程度的增加呈現(xiàn)特定的規(guī)律；隨著老化程度的增加，I*t~lnt曲線峰值先向右移然后再向左移動(dòng)；低頻下（0.001~0.5 Hz）電纜的介質(zhì)損耗因數(shù)隨著老化時(shí)間的增加不斷增大，并未受到電纜長(zhǎng)度的影響，適用于判斷電纜絕緣老化狀態(tài)。⑷選取低頻下XLPE電纜的介質(zhì)損耗因數(shù)譜表征電纜絕緣的老化狀態(tài)。長(zhǎng)距離的電纜運(yùn)行線路在復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)某段電

6、纜或者中間接頭等局部老化的現(xiàn)象，電纜絕緣整體老化的擴(kuò)展德拜模型已不能適用。為此，本文提出了基于現(xiàn)場(chǎng)電纜實(shí)際狀況的電纜老化系統(tǒng)模型，整體電纜系統(tǒng)的介質(zhì)損耗因數(shù)直接受到局部老化電纜部分老化程度（tanδ2）和長(zhǎng)度比（Γ）等因素的影響。通過(guò)數(shù)值計(jì)算研究電纜整體介質(zhì)損耗因數(shù)、電纜局部老化部分介質(zhì)損耗因數(shù)與長(zhǎng)度比之間的關(guān)系。結(jié)合電纜實(shí)際運(yùn)行狀況，提出了三相電纜現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)橫向?qū)Ρ群蜌v史數(shù)據(jù)縱向?qū)Ρ鹊脑\斷方法，根據(jù)介質(zhì)損耗因數(shù)與長(zhǎng)度比之間的關(guān)系確定可能