【正文】 聚氯乙烯電纜 5 交聯聚乙烯電纜 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 倍壓電路參數選擇 32 電纜的實驗特性 32 參數選擇 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。 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的原理以及各自的優(yōu)缺點。題 目 煤礦6kv電纜對地絕緣參數檢測技術的研究 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的發(fā)展日益得到重視，新的檢測設備和檢測技術在不斷的推出。其次,針對設計，重點研究了倍壓整流電路的特性。目前所用的電力電纜大多采用有機絕緣材料，如油紙、橡膠、交聯聚乙烯等。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。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。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。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。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。 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。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。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聚乙烯絕緣電纜等幾種類型。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。（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。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。 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。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。 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。（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。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。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。但其價格較貴，成本較高。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。電纜絕緣的破壞是故障產生的主要原因，特別是塑料絕緣的電力電纜，絕緣在長期電場的作用下，就會發(fā)生樹枝化放電，使絕緣降解破壞，造成貫穿擊穿。由于地下酸堿腐蝕、雜散電流的影響，使電纜鉛包外皮受到腐蝕出現麻點、開裂或穿孔，致使水分進入電纜也可以造成故障。實際發(fā)生的故障絕大部分是單相對地絕緣下降故障。圖21 電纜故障等效電路圖[8](2)根據故障電阻與擊穿間隙情況，電纜故障可分為開路、低阻、高阻與閃絡性故障。有時把故障點殘余絕緣電阻接近零的故障稱為短路故障(低壓脈沖測試時，故障有反射且反射波與發(fā)射波反相)。閃絡性故障多是在進行預防性試驗時發(fā)生，并多出現于電纜中間接頭或終端頭內。電纜過負荷或散熱不良，安裝于電纜密集區(qū)、電纜溝及電纜隧道等通風不良處的電纜，穿在干燥管中的電纜以及與熱力管道接近的電纜，都會因過熱而使絕緣加速老化。熱老化的本質是絕緣材料在熱量的影響下發(fā)生了化學變化，所以熱老化也被稱為化學老化。例如,XLPE材料被認為當拉伸率從初始的400%～600%降低到100%時壽命終止。大量實踐經驗的積累表明絕緣材料的熱老化壽命與溫度的關系服從Arrhenius定律，: （）f(T):表示老化狀態(tài)的物理量；EA:引起老化所必須的能量；T:熱力學溫度；fC, k:常數，式中,fC, k和k由材料的特性決定。 機械老化機械老化是固體絕緣系統(tǒng)在生產、安裝、運行過程中受到各種機械應力的作用發(fā)生的老化。電老化機理很復雜，它包含因為絕緣擊穿產生的放電引起的一系列物理和化學效應。這其中的原因是多種的，比如厚度效應、雜質的混入、制造時產生的氣孔、材料的不均勻形成的凸起產生的電極效應等等。和熱老化壽命類似，絕緣材料的電老化壽命t與電場強度E的關系滿足“n次方法則”，如式2. 2所示： （）前已提及，介質電老化的主要原因是介質中的局部放電。當然絕緣老化是電場、熱、機械力、環(huán)境(水分、陽光等)等眾多因素綜合作用的結果，是一個非常復雜的過程，在推算絕緣材料使用壽命時應該盡量綜合以上因素考慮。根據形成極化機理的不同，介質極化可以分為以下四種: （1）電子和離子的位移極化；（2）熱離子位移極化；（3）偶極子極化；（4）夾層極化。介質中的載流子一般是自由離子，它們來源于介質本身，也有的來自外部雜質。表征電導的參數是電導率γ，在高電壓工程中一般常用電阻率ρ（ρ=1/γ）來表征介質的絕緣電阻。 圖22 介質在交流電壓作用下的電流相量圖由圖23所示，介質在交流電壓作用下的功率三角形可見，介質損耗P=Qtanδ=U2ωCtanδ （）圖23 介質在交流電壓作用下的功率三角形用介質損耗P表示介質品質好壞是不便的，因此P值和試驗電壓、試品電容量等因素有關，不同試品間難以相互比較，所以改用介質損失角的正切tanδ（介質損失角δ是功率因數角φ的余角）來判斷介質的品質。 絕緣介質的吸收現象許多電氣設備的絕緣都是多層的，多層介質的特性可以粗略地用雙層介質來分析，如下圖24所示。當試品電容量較大時，這一過渡過程進行得很慢，甚至達數分鐘或更長。[9]當開關合上時，絕緣兩端突然有一個很大的電壓變化，在極短的時間內（t=0+）介質上的電壓按電容分壓，此時 （） （）當達到穩(wěn)態(tài)后，介質上的電壓將按電阻分壓，此時回路電流 （）而 （） （）由t=0+至電壓達到穩(wěn)態(tài)一般有一個過渡過程，例如，當式（）中U1比式（）中的U1小時，在過渡過程中C1要放電，同時C2要進一步充電。在相同的電壓下，不同設備的絕緣其總電流隨時間下降的曲線不同。通常用吸收比Ka來表示 （）式中，I15,R15為加壓15s時的電流和對應的絕緣電阻；I60,R60為加壓60s時的電流和對應的絕緣電阻。推薦的K,PI與絕緣狀況的關系見下表所示：表21 K,PI與絕緣狀況的關系狀態(tài)KPI危險不良～～可疑～較好～～良好吸收比、極化指數與絕緣吸收系數G和吸收時間常數的關系式如下: () ()絕緣吸收系數G主要取決于介質的不均勻程度。但是，我們應該看到受到G值與材料絕緣優(yōu)劣關系的不確定性的影響，單純靠K或者PI來衡量材料絕緣性能好壞都是片面的，應該結合絕緣電阻Rc的值等參數來綜合判斷。 破壞性試驗又稱絕緣耐壓試驗，是指在高于設備工作電壓下進行的試驗，它是在特定波形電壓下使缺陷部位擊穿，以篩選出能繼續(xù)可靠運行的直接方法。[10]非破壞性試驗又稱為絕緣特性試驗，是指在較低電壓下用其它不會損傷絕緣的方法來測量絕緣的各種特性，從而判斷絕緣內部有無缺陷。東京電力公司近年來開發(fā)出了損失電流法來用于對長約1000km、無徑向防水層的66kV電纜水樹檢測。如今，對66～500kV XLPE電纜線路主要實施的是PD檢測。 電纜絕緣停止運行診斷法 絕緣電阻的測量 絕緣電阻是反應絕緣性能的最基本指標之一，通常用兆歐表進行測量。對于電纜線路,除了E接纜殼L接纜芯外,還需將電纜殼芯之間的內層絕緣接于G端鈕上,以消除因表面漏電而引起的誤差。與此同時，搖表的選擇還要考慮儀表的測量范圍(儀表的量程)是否合適，即搖表的測量范圍不應過多的超過被測試設備的絕緣電阻值，不然的話讀數誤差較大。然后將端鈕“L”與“E”端短封，再慢速搖動手柄，此時觀察搖表指針是否指“0”位置。測試前應將搖表放在干燥、清潔、平穩(wěn)、安全、離被測試設備距離適當并遠離磁場干擾的位置，這是使用搖表應具有的必要條件。有的人忽視或做不到這一點，這將導致測量數據的誤差，應引起注意。 泄露電流的測量在直流電壓作用下測量泄露電流， 實際上也就是測量絕緣電阻。讀取泄露電流值的時間，一般規(guī)定為達到試驗電壓后1分鐘?？筛鶕旅娴臉O化指數和泄露指數來判斷受潮程度。如果I與IC間的相位角為δ，則絕緣介質的損耗W為 （） 式中，C為絕緣介質的電容；ω為交流電壓的角頻率；tgδ被稱為介質損失角正切，它是交流電壓作用下電介質中電流的有功分量和無功分量的比值，是一個無量綱的數，反映的是電介質內單位體積中能量損耗的大