【正文】 題 目 煤礦6kv電纜對地絕緣參數(shù)檢測技術(shù)的研究 摘 要隨著電力事業(yè)的迅速發(fā)展，對供電可靠性和用電安全性的要求在進一步的提高，電力設備絕緣狀況檢測技術(shù)的發(fā)展日益得到重視，新的檢測設備和檢測技術(shù)在不斷的推出。電線電纜是最常用的電力設備，同時也是出現(xiàn)絕緣故障的概率最高的設備。由于煤層大多身處地下幾百米，陰冷潮濕的環(huán)境對電纜的考驗更加嚴峻，因此為防止發(fā)生事故，對電纜的絕緣檢測更加重要。 論文首先簡要介紹了電線電纜絕緣材料的特性，闡述了絕緣材料老化的機理、絕緣漏電流的成因和相關電路模型，并在此基礎上分析了針對電線電纜的各種絕緣檢測技術(shù)的原理以及各自的優(yōu)缺點。其次,針對設計，重點研究了倍壓整流電路的特性。使用仿真軟件EWB進行線路仿真，選擇電路參數(shù)，最后制作實物并進行驗證實驗。關鍵字：絕緣參數(shù), 仿真, 附加直流電源, 倍壓整流電路Subject : The Coal mine 6 kV Electric Cable To Ground The Researches Which Insulate A Parameter Examination A TechniqueSpecialty : Electrical Engineering And AutomationName : (Signature): Instructor : (Signature): ABSTRACTWith the development of electrical engineering and the further demand on the service reliability and safety of power systems, the insulation monitoring technique has been paid much attention, at the same time，advanced methods and devices has been in constantly emerge. The electric wire electric cable is the most in mon use electric power equipments, also is to appear to insulate to break down all a rate the tallest equipments in the meantime. Because coal bed mostly the places underground be several 100 meters, cold and humid environment on the cable even more severe test, so as to prevent the incident, the cable insulation testing even more important.The first part of the thesis has a reviewlike character. It makes a brief introduction of the characteristic of dielectric, and than the mechanisms of insulation ageing and the circuit model are introduced. Some methods for insulation monitoring are also analyzed based on the circuit model. Second, focus on the design for the times the pressure of the circuit. The use of simulation software EWB for line simulation, select circuit parameters, the final production of physical and verification experiment.KEY WORDS: insulation parameters, simulation, additional DC power supply, voltagedoubling circuit 目錄摘 要 IABSTRACT III目錄 IV第1章 緒論 1 電力電纜絕緣診斷意義 1 課題研究背景及意義 1 論文主要工作及研究內(nèi)容 2 論文的主要內(nèi)容 2第2章 電力電纜的特性 3 電力電纜的使用概述及分類 3 電力電纜的使用概述 3 電力電纜的分類 3 油浸紙絕緣統(tǒng)包電纜[6] 3 分相鉛包電纜 4 自容式充油電纜 4 橡皮電纜 5 聚氯乙烯電纜 5 交聯(lián)聚乙烯電纜 5 5 5 6 6 絕緣老化的原因及類型 7 熱老化 8 機械老化 9 電老化 9 其它類型 10 絕緣介質(zhì)在電場作用下的特性 10 10 電導 10 損耗 10 絕緣介質(zhì)的吸收現(xiàn)象 12第3章 電纜絕緣診斷技術(shù) 16 概況 16 電纜絕緣停止運行診斷法 17 絕緣電阻的測量 17 泄露電流的測量 18 介質(zhì)損耗角正切值的測量 19 逆吸收電流法 20 20 電位衰減法 20 電纜絕緣在線診斷法 21 直流分量法 21 局部放電法 22 差頻法 22 交流疊加法 23 諧波分量法 24第4章 附加直流電源絕緣檢測法 25 直流高壓發(fā)生器概述 25 直流高壓發(fā)生器的設計 25 直流高壓發(fā)生器的幾種產(chǎn)生方式 25 半波整流 25 工頻倍壓整流 25 中頻倍壓整流 26 倍壓電路的工作特性 26 倍壓整流電路基本原理 26 其他形式的倍加電路結(jié)構(gòu)的工作特性 27 倍壓電路參數(shù)選擇 32 電纜的實驗特性 32 參數(shù)選擇 35 電容值選擇 35 40 實驗 40 小結(jié) 42第5章 論文總結(jié) 43 論文工作總結(jié) 43 后續(xù)工作 43致謝 44參考文獻 45第1章 緒論 電力電纜絕緣診斷意義隨著工業(yè)的發(fā)展、城市的擴大，輸電、配電系統(tǒng)中電力電纜的比重在不斷提高。目前所用的電力電纜大多采用有機絕緣材料，如油紙、橡膠、交聯(lián)聚乙烯等。如果電纜的制作質(zhì)量好、運行條件合適，而且不受外力等破壞，則電纜絕緣的壽命相當長。國內(nèi)外的運行經(jīng)驗也證明了這一點：制造敷設良好的電纜，如有事故則大多是由于外力破壞或地下污水的腐蝕等所引起的。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)也要求電力電纜的運行是長期、連續(xù)和安全穩(wěn)定的。然而由于電力負荷的不斷增加，電力電纜由絕緣缺陷所導致的事故隱患也在不斷增加，因此如何保證電力電纜安全穩(wěn)定的運行已成為了電力系統(tǒng)中一個多因素、非常復雜的課題。 課題研究背景及意義目前煤礦電氣設備檢修，大多采用常規(guī)性的試驗方法，即定期停電對設備進行絕緣特性試驗。這種測試方法不足之處：其一，需要設備退出運行，進行試驗時還必須設置臨時試驗線路，費工費時，受人為因素影響，甚至使測量發(fā)生錯誤，且試驗電壓不是實際運行電壓，所測結(jié)果也不是系統(tǒng)正常運行情況下的絕緣情況。其二，每次試驗時間間隔過長，難以及時掌握電器設備絕緣特性的發(fā)展情況。這就使得絕緣事故常有發(fā)生，而事故之前的停電試驗結(jié)果往往又是正常的。而電氣設備的可靠運行，在很大程度上取決于長期工作電壓下設備絕緣的可靠性。雖然耐壓試驗仍然是一種有效的發(fā)現(xiàn)故障的方法，但為了保障電力電纜的安全運行，電力電纜絕緣在線監(jiān)測技術(shù)得到了長足的發(fā)展。目前，XLPE電力電纜的在線監(jiān)測技術(shù)主要有直流分量法、直流疊加法、tgα法、局部放電法及低頻疊加法等。國外，特別是歐美和日本等發(fā)達國家，這些方法己經(jīng)得到較廣泛的應用，積累了豐富的經(jīng)驗，在監(jiān)測方法和技術(shù)上處于領先地位，其研究開發(fā)的絕緣監(jiān)測及檢測裝置已有較好的應用效果；更重要的是，長期的在線運行提供了大量的監(jiān)測結(jié)果，豐富了對電纜缺陷和老化的判據(jù)。值得一提的是，日本在交聯(lián)電纜的在線監(jiān)測技術(shù)和方法上投入了大量人力和物力，開發(fā)了一些診斷設備，并提出了電纜老化程度的判據(jù)。而我國在線監(jiān)測技術(shù)目前尚處于起步階段，不少學者和研究單位對國外的監(jiān)測技術(shù)和方法進行跟蹤研究。[1][2]在電力電纜在線監(jiān)測領域，國內(nèi)也有大量相關論文和研究成果，但是目前投入實際運行的在線監(jiān)測產(chǎn)品并不多見。煤礦生產(chǎn)以井下巷道作業(yè)為主，隨著煤礦井下用電設備的日益增多和電壓等級的升高，用電安全問題亦日益突出，其中漏電事故占有很大比重，、隱密性、連續(xù)性、多發(fā)性和突發(fā)性，因此，危害性也就很大。[3]我國煤礦井下多采用變壓器中性點不接地系統(tǒng)供電，電力的傳輸主要靠電纜。電纜在運行過程中，因機械損傷、操作過電壓和水分的逐漸滲入，在電場長期作用下內(nèi)部會出現(xiàn)局部放電，引起老化和絕緣電阻下降。電纜絕緣電阻的下降會導致漏電流，不但可能導致人身觸電事故，還會形成單相接地，進而發(fā)展成為相間短路。對于絕緣水平比較薄弱的煤礦井下電網(wǎng)，如不及時斷開故障饋線，會引起系統(tǒng)的連鎖反應，嚴重時會引發(fā)電弧造成瓦斯和煤塵爆炸。據(jù)統(tǒng)計，在供電事故中，電纜事故占2 /3左右，故預防及減少電纜事故至關重要。根據(jù)我國煤礦6KV電網(wǎng)對地絕緣電阻的測量現(xiàn)狀，對對地絕緣參數(shù)檢測技術(shù)進行研究。對電纜絕緣參數(shù)檢測的研究，不僅可以有效的減少井下供電故障，更可以保障煤礦的安全運行。 論文主要工作及研究內(nèi)容本論文主要是針對煤礦電力電纜絕緣檢測技術(shù)的研究，首先統(tǒng)計電力電纜絕緣故障的類型及原因，明確故障發(fā)生發(fā)展的機理，并進一步了解電力電纜絕緣檢測技術(shù)的各種方法，選擇一種方法對其進行深入研究。 論文的主要內(nèi)容（1）電力電纜的分類，電纜絕緣故障的原因及特性分析，絕緣診斷技術(shù)的研究通過查閱大量文獻，總結(jié)找出電纜發(fā)生故障的原因及故障類型，工作量大，并對上述進行研究；（2）對采用附加直流電源絕緣檢測法的直流電源進行細致研究通過采用EWB仿真軟件，對直流高壓發(fā)生器的參數(shù)選擇進行仿真，選出參數(shù)。這是本課題的關鍵所在；（3）根據(jù)所選參數(shù)，制作實物，進行實驗驗證。 第2章 電力電纜的特性 電力電纜的使用概述及分類 電力電纜的使用概述電線和電纜是電力系統(tǒng)中使用最為廣泛的設備，在各類電氣事故波及的設備中，與電線電纜有關的占了幾乎50%，其中大部分又是因為絕緣損壞所致。高壓電力電纜在區(qū)域間傳輸大量電能的重要作用，是國民經(jīng)濟的動脈，人們對的它的絕緣檢測非常重視，已經(jīng)做了很多研究。在我國，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的提高，居民、廠礦用電量近幾年在飛速的增加，但是對人們對低壓配電網(wǎng)絕緣狀況的監(jiān)測卻還沒得到足夠的重視，并因此造成了相當?shù)娜藛T傷亡和財產(chǎn)損失，給人民群眾的生產(chǎn)、生活帶來了很大的負面影響。因此，為了更加準確、可靠、方便的測量到反映電纜絕緣系統(tǒng)劣化程度的特征量，及早發(fā)現(xiàn)絕緣隱患，避免事故的發(fā)生，不斷研究先進的絕緣檢測技術(shù)和開發(fā)出合適的絕緣檢測裝置是十分必要和迫切的。 電力電纜的分類現(xiàn)在使用的35 KV以下的電力電纜主要有橡皮絕緣電纜、聚氯乙烯絕緣電力電纜、油浸紙絕緣電力電纜、交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜:35KV以上電力電纜主要有高壓充油電力電纜、交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜、SF6氣體絕緣電力電纜等。電力電纜按其絕緣層的結(jié)構(gòu)不同又可以分為油浸絕緣統(tǒng)包電纜、鉛包電纜、自容式充油電纜、橡皮絕緣電纜、聚氯乙烯絕緣電纜和交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜等幾種類型。[4][5] 油浸紙絕緣統(tǒng)包電纜[6]油浸紙絕緣電纜是將電纜線芯先分相包纏上油浸絕緣紙，在線芯之間的空隙內(nèi)填充油浸麻繩或紙帶，然后再用油浸絕緣紙將幾個線芯統(tǒng)包起來。統(tǒng)包紙不但滿足了線芯與外防護層的絕緣要求，而且還起到纏緊各個線芯的作用。電纜線芯統(tǒng)包后，外部再包上防腐蝕和防外力損傷的護套層。統(tǒng)包型電纜結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省材料，價格也比較便宜，因此得到廣泛使用。統(tǒng)包電纜具有如下缺點：（1）統(tǒng)包電纜線芯之間的空隙內(nèi)有大量的電纜油存在，當使用溫度發(fā)生變化時，電纜油和其他填充物就會出現(xiàn)一定的空間。在強電場的作用下，電纜芯空間的氣體就要發(fā)生游離現(xiàn)象，使電纜絕緣遭到破壞（2）散熱能力差，絕緣容易老化，因此載流量受到一定的限制。（3）由于電纜內(nèi)部有大量的電纜油存在，當電纜垂直安裝或安裝地帶兩端有地面高差時，電纜油