基于絕緣電阻的電纜用乙丙橡膠絕緣表面電痕故障診斷方法研究.pdf

1、本論文是國家自然科學基金面上項目“礦用高壓電纜絕緣故障機理及其壽命評估方法研究”（項目編號：51377113）的主要研究內(nèi)容之一，即研究礦用10kV乙丙橡膠絕緣電纜因表面電痕形成的老化及其故障診斷方法。
　　目前，我國煤礦井下已大范圍使用10kV供電，其輸電電纜以礦用移動金屬屏蔽橡套軟電纜為主。它的主絕緣層材料為乙丙橡膠（Ethylene Propylene Rubber，EPR）。雖然乙丙橡膠絕緣具有優(yōu)異的耐候、阻水、耐熱性和耐

2、腐蝕性能，以及良好的柔韌性及介電性能，然而煤礦井下工況條件復雜，電纜往往同時受多種老化因子的作用，引起絕緣劣化及損壞。如電纜由于經(jīng)常拖拽，外護套易發(fā)生損傷，使得主絕緣層和金屬屏蔽層裸露在外，則在此處容易發(fā)生沿面放電，形成表面電痕。此外，礦用電氣設(shè)備接線腔內(nèi)的高壓電纜接頭往往不做特殊處理，直接裸露在外。如果接頭處理不當或表面有污染物，在較低電壓作用下也會因為沿面放電形成表面電痕。這些表面電痕將使絕緣產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的損傷，并逐漸劣化直至絕緣失

3、效。
　　針對礦用10kV乙丙橡膠電纜絕緣存在的以上問題，本文以乙丙橡膠絕緣表面電痕為研究對象，理論和試驗相結(jié)合，研究不同表面狀態(tài)下，乙丙橡膠表面電痕的形成和破壞機理及其診斷方法。具體研究內(nèi)容如下：
　　基于礦用乙丙橡膠電纜絕緣運行環(huán)境，首先研究了電纜用乙丙橡膠在不同電場分布下的沿面放電情況，并對放電結(jié)束后的表面電痕情況進行了分析；然后根據(jù)IEC60587試驗標準研究了乙丙橡膠的耐電痕性能；最后研究了絕緣污穢對乙丙橡膠絕緣污

4、穢的影響。
　　在實驗分析的基礎(chǔ)上，選擇體電阻、極化-去極化電流和回復電壓來對乙丙橡膠的表面電痕化程度進行表征，并詳細分析了測量電壓、測量溫度和電痕化程度對體電阻、極化-去極化電流和回復電壓的影響情況和影響機理。
　　基于不同電痕腐蝕及絕緣污穢程度下，體電阻、極化-去極化電流和回復電壓的曲線差異，提取典型特征參數(shù)，對電痕化故障進行表征。
　　簡要介紹了模糊理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本理論，在分析了各自優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上將二者結(jié)合起

5、來形成模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)故障診斷功能。主要依托 LabVIEW軟件平臺，編寫了特征量提取程序，并選擇合適的隸屬函數(shù)對原始特征數(shù)據(jù)進行了模糊化處理，經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓練，進而實現(xiàn)診斷故障。
　　研究結(jié)果表明，對不同電場情況下的沿面放電過程進行研究，有助于深入認識電場分布情況對起始放電、放電發(fā)展過程和電痕形成的影響；IEC電痕試驗可以實現(xiàn)乙丙橡膠的耐電痕性能評估；所選故障特征量與模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷相結(jié)合的方法，可以對乙丙橡膠絕緣的表面電痕