XLPE電纜絕緣樹枝老化的時頻域介電特性研究.pdf

1、當(dāng)交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電纜輸電線路出現(xiàn)事故時，故障點查找和排除的難度大，會帶來難以估量的經(jīng)濟(jì)損失。隨著運行年限的增加，由絕緣老化所造成的電纜故障數(shù)量逐漸增加，其中樹枝狀缺陷是導(dǎo)致XLPE電纜絕緣失效的重要原因。水樹枝是XLPE電纜發(fā)生絕緣擊穿的主要誘因，電樹枝是XLPE電纜絕緣失效的最終體現(xiàn)，電纜絕緣樹枝老化規(guī)律及影響因素的研究對XLPE電纜絕緣狀態(tài)評估具有重要意義。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）作為一種無損檢測方法，近年來已成為復(fù)合介質(zhì)絕緣狀態(tài)診斷研究的熱點。XLPE電纜絕緣發(fā)生樹枝老化后，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測量方法、時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電纜絕緣樹枝老化的時頻域介電特性研究具有重要的理論價值和工程實踐意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴分別搭建XLPE電纜絕緣電樹枝和水樹

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

4、接近1 pA時，通道4（量程為1 pA~2 nA）的電流最大相對誤差為11.6%，但是對應(yīng)的絕對誤差僅為0.34 pA。PDC測量裝置滿足設(shè)計要求，可以準(zhǔn)確測量微弱電流信號。⑶基于時頻域介電參數(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測量裝置對實驗室不同老化程度的電纜樣品開展 PDC測試，對 XLPE電纜樣品的時頻域介電特性進(jìn)行深入研究。研究表明：電纜的時域介電特性（極化/去極化電流、擴展德拜模型參數(shù)、

5、I*t~lnt曲線）不僅受到老化程度的影響，同時也受到電纜長度的影響，單位長度下的擴展德拜模型參數(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；低頻下（0.001~0.5 Hz）電纜的介質(zhì)損耗因數(shù)隨著老化時間的增加不斷增大，并未受到電纜長度的影響，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)。長距離的電纜運行線路在復(fù)雜運行環(huán)境下會出現(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展德拜模型已不能適用。為此，本文提出了基于現(xiàn)場電纜實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）和長度比（Γ）等因素的影響。通過數(shù)值計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)與長度比之間的關(guān)系。結(jié)合電纜實際運行狀況，提出了三相電纜現(xiàn)場數(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)與長度比之間的關(guān)系確定可能