【正文】 煤礦6kV電纜對地絕緣參數(shù)檢測技術的研究畢業(yè)論文目錄摘 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容 2 論文的主要內容 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 絕緣介質在電場作用下的特性 10 10 電導 10 損耗 10 絕緣介質的吸收現(xiàn)象 12第3章 電纜絕緣診斷技術 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構的工作特性 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 42第5章 論文總結 43 論文工作總結 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。國內外的運行經驗也證明了這一點：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。隨著我國經濟的快速發(fā)展，現(xiàn)代企業(yè)的生產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)測技術得到了長足的發(fā)展。目前，XLPE電力電纜的在線監(jiān)測技術主要有直流分量法、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，這些方法己經得到較廣泛的應用，積累了豐富的經驗，在監(jiān)測方法和技術上處于領先地位，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)測結果，豐富了對電纜缺陷和老化的判據。值得一提的是，日本在交聯(lián)電纜的在線監(jiān)測技術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。而我國在線監(jiān)測技術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)測產品并不多見。煤礦生產以井下巷道作業(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，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。根據我國煤礦6KV電網對地絕緣電阻的測量現(xiàn)狀，對對地絕緣參數(shù)檢測技術進行研究。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容本論文主要是針對煤礦電力電纜絕緣檢測技術的研究，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，絕緣診斷技術的研究通過查閱大量文獻，總結找出電纜發(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，是國民經濟的動脈，人們對的它的絕緣檢測非常重視，已經做了很多研究。在我國，隨著經濟的發(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傷亡和財產損失，給人民群眾的生產、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構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)包型電纜結構簡單，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，電纜油就很容易流向低洼的部位，使該部位護套內部壓力增大，導致低端電纜漏油或外護套脹裂，使電纜受到損壞。（4）由于電纜芯都統(tǒng)包在一起，線芯無分相接地屏蔽，而是共用一個外護套接地，所以易引起短路故障。為避免電纜油流動引起損傷，電纜浸漬劑應選用電纜工作的正常溫度下不會發(fā)生流動的浸漬劑，我們稱此種類型的電纜為不滴流統(tǒng)包電纜。 分相鉛包電纜分相鉛包電纜又稱為單芯電纜。在線芯的外部包纏有兩層半導體紙，用以消除線芯表面平整而引起的電場畸變。半導體層外部包纏絕緣紙，絕緣紙外部纏一層半導體紙，然后包上鉛包護套和防腐層。分相式單芯電纜采用圓形線芯，分相屏蔽絕緣性能好，內部無油浸漬填充料存在，不會發(fā)生電纜油外漏現(xiàn)象。分相式電纜散熱性能好，可以增加線芯的載流量。在安裝修理時易于操作，彎曲時變形較小，因此它不但適應于10KV及以下的電纜制作，同時也適應于35KV電壓等級的電纜制作。 自容式充油電纜自容式充油電纜在導線芯的中心留有一個油道，油道與外部的供油箱相連接。當電纜溫度升高時，內部的浸漬劑受熱脹，多余的浸漬劑通過油道流到供油箱內。當電纜溫度下降時，浸漬劑收縮，供油箱內的油回流到電纜芯油道，保持電纜線芯內部始終無間隙，不會發(fā)生游離現(xiàn)象使絕緣層遭到破壞，同時也避免了電纜溫度上升發(fā)生熱膨脹時使內部壓力增大，損傷絕緣層和外護套。自容式充油電纜制造工藝復雜，一般在高電壓電纜制造時才采用。自容式充油電纜具有以下特點：（1）電場分布與單相電纜相同，使絕緣層在最佳狀態(tài)下工作。（2）運行時不受溫度變化影響，保持內壓在穩(wěn)定狀態(tài)，不會造成護套層損傷故障。（3）電纜內部無間隙存在，使絕緣強度大為增強。（4）散熱條件好，允許工作溫度高，載流量大。 橡皮電纜橡皮電纜是在導線線芯外擠壓一層橡皮作為絕緣層，用麻作填料，在線芯外部包纏橡膠布帶或玻璃纖維帶以防止線芯松散。再擠壓一層鉛包層，最外層包上防腐用的鋼帶作為外護套。橡皮電纜也可以采用聚氯乙烯或氯丁橡皮作為密封層。橡皮電纜的特點：（1）橡皮電纜耐電暈，耐腐蝕性能較差，不能制成高電壓電纜。（2）橡皮電纜柔軟易彎曲且耐低溫性能好，適用于較低溫度下和變動頻繁的場合。（3）橡皮電纜電氣性能和化學性能穩(wěn)定，防水、防腐性能好。 聚氯乙烯電纜聚氯乙烯電纜構造與油浸絕緣紙電纜基本相同，它的絕緣層是采用聚氯乙烯材料，內填充也是采用不吸潮的麻繩等材料，外面再包纏內襯層將線芯固定，最后再擠壓上外護套層。此種電纜的外護套有三種形式：無鎧裝、內鋼帶或內鋼絲鎧裝、裸鋼絲鎧裝。聚氯乙烯電纜有如下特點：（1）具有良好的電氣性能，耐油、耐燃，價格便宜。（2）化學性能穩(wěn)定，安裝維護方便。（3）介質損失大，且溫度升高時其電氣性能和機械性能明顯下降，因此限制其使用電壓在6KV及以下電壓等級，且運行溫度不得超過65KV。 交聯(lián)聚乙烯電纜交聯(lián)聚乙烯電纜的結構與聚乙烯電纜基本相同，它是在電纜線芯上先擠包一層1mm厚的半導體交聯(lián)聚乙烯，在絕緣層外面也要包一層半導體丁基橡膠或擠包一層半導體層。成纜時線間的空隙也用填料填充使其成圓形，再纏內襯層將三芯固定，最后再擠壓外護套進行鎧裝。交聯(lián)聚乙烯電纜具有如下特點：（1）耐熱性能和絕緣性能好，載流量大。（2）重量輕，結構簡單，安裝方便。（3）線芯分相屏蔽，不容易發(fā)生相間短路事故。但其價格較貴，成本較高。[4][5][7]電力電纜經過敷設和長時間的運行使用，可能會發(fā)生故障，影響電力網的安全運行。必須及時分清故障原因，準確判斷故障點，從而消除故障。了解電纜的故障原因及故障類型，對于快速的定出故障點十分重要。電力電纜故障的原因是多方面的，大致可分為以下幾種：[8](1)機械損傷。機械損傷引起的電纜故障占電纜故障事故的比例較大。例如在安裝過程中，不小心碰傷電纜；