【正文】 以發(fā)現(xiàn)樹枝狀結(jié)構(gòu)存在。一般情況下，化學反應(yīng)的速度隨著環(huán)境溫度的升高而加快。[9]一般地區(qū)，大氣的溫度對熱老化的作用不明顯，炎熱高溫的地區(qū)作用相對大些，但不是主要因素，熱老化主要是電力設(shè)備自身產(chǎn)生的比較大的熱量所致，如電能損耗、局部放電等引起的較大的溫升。由上式可以看出T越高，對材料的絕緣要求也越高，相同絕緣材料的使用壽命成指數(shù)下降。這種老化主要是絕緣材料在機械應(yīng)力作用下產(chǎn)生微觀的缺陷，這些微小的缺陷隨著時間的流逝和機械應(yīng)力的持續(xù)作用慢慢惡化，形成微小裂縫并逐漸擴大，直至引起局部放電等破壞絕緣的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象也被稱為“電機械擊穿” 。一般可以用絕緣材料的本征擊穿場強表示絕緣材料耐強電場的性能?？傊菊鲹舸姸缺碚鞯氖抢硐肭闆r下材料的擊穿場強。固體介質(zhì)耐受局部放電的性能是有差別的，例如有機高分子聚合材料的短時擊穿場強很高，但因耐受局部放電的性能差，因此長時間擊穿場強并不高。 絕緣介質(zhì)在電場作用下的特性絕緣介質(zhì)在電場作用下，會呈現(xiàn)出極化、電導(dǎo)、損耗等其它重要特性。 電導(dǎo)對于理想絕緣介質(zhì)而言，不含任何自由的帶電粒子，電導(dǎo)率σ等于0，介質(zhì)是不導(dǎo)電的。外部溫度越高，分子熱運動就越劇烈，對自由離子的約束也越小，形成的電導(dǎo)電流越大，這一點和金屬的導(dǎo)電特性是完全相反的。電介質(zhì)電導(dǎo)主要是離子電導(dǎo)，其電導(dǎo)隨溫度的變化規(guī)律與屬于電子電導(dǎo)的金屬材料是相反的。tanδ同εr一樣，是僅取決于材料的特性而與材料的尺寸無關(guān)的物理量。圖24（a） 雙層介質(zhì)的等效電路 圖24(b) 吸收曲線 CC2介質(zhì)2的等效電容RR2介質(zhì)2的絕緣電阻當開關(guān)Q合上，直流電壓加到絕緣介質(zhì)上后，電流表A的讀數(shù)變化如圖24(b)中曲線所示。圖24(b)中陰影部分的面積為絕緣在充電過程中逐漸“吸收”的電荷Qa。這個過渡過程的快慢取決于時間常數(shù)τ （）由以上分析可見，加上試驗電壓后，流過試品的電流由兩部分組成。即使同一設(shè)備，絕緣受潮或有缺陷時，其總電流也要發(fā)生變化。極化指數(shù)用PI來表示 （）即試品在加壓后10分鐘時的視在電阻值和1分鐘時的視在電阻值之比。當絕緣材料絕緣良好或者很差時，G都會表現(xiàn)出較小的值，使得試品吸收比K偏小，這導(dǎo)致用吸收比K來判別絕緣狀況的優(yōu)劣變得不確定。而且，僅依據(jù)一次測量數(shù)據(jù)來判斷絕緣狀況的劣化也是不充分的，重要的是對各參數(shù)進行的長期觀察和對比，分析各參數(shù)的變化趨勢，并以此為依據(jù)，判斷絕緣老化情況和剩余絕緣壽命。它主要有交流耐壓和直流耐壓兩種試驗，旨在揭露危險性大的集中性絕緣缺陷，保證絕緣有一定的裕度。目前國外對高壓XLPE電纜絕緣老化檢測技術(shù)的研究近年來才見有少量報導(dǎo)，只查閱到日本、荷蘭2個國家的有關(guān)情況。由于110kV以上XLPE電纜迄今未發(fā)生過因絕緣老化而導(dǎo)致的故障，又因其具有金屬套防水，絕緣層厚度足以適應(yīng)水樹生長，故對其檢測的必要性目前還不迫切?！　。?） 荷蘭：荷蘭在150kV XLPE電纜線路運行多年突然發(fā)生終端擊穿的情況后，針對預(yù)應(yīng)力錐硅脂流失等絕緣界面缺陷的檢出，明確了需采取PD檢測法。規(guī)定所加電壓60s后測得的數(shù)值為該試品的絕緣電阻。對于測量不同芯線芯數(shù)的電纜的絕緣電阻時,不需被測試部分也應(yīng)短路接地。另外，有的搖表儀表盤刻度(標尺)不是從零開始，而是從1兆歐或2兆歐開始，這種表不適宜測潮濕場所低壓電氣設(shè)備或低阻值電氣設(shè)備的絕緣電阻值，因為低于1兆歐儀表不能顯示準確數(shù)值。若開路指“∞”，短路指“0”說明搖表處在完好狀態(tài)。測試前應(yīng)記錄周圍環(huán)境的濕度和溫度。（5）.正確讀取測量數(shù)據(jù)和對測量結(jié)果妥善地分析、處置以及做好測試記錄是正確使用搖表的注意事項之一。經(jīng)驗表明：當所加的直流電壓不高時，有泄露電流換算得出的絕緣電阻值比兆歐表測絕緣電阻能獲得更多的信息。在進行泄露電流試驗時，要求整流回路的高壓直流電源必須穩(wěn)定，主要測量隨時間變化。極化指數(shù)= ()泄露指數(shù)= ()式中，I1為加電壓1min后的電流。在一定的電壓和頻率下，介質(zhì)損失角正切值（tgδ）與絕緣介質(zhì)的形狀、大小無關(guān)，只與介質(zhì)的固有特性有關(guān)。由于也是吸收現(xiàn)象影響了電流的衰減，所以被稱為逆吸收電流。絕緣判定的依據(jù)為試驗和實踐總結(jié)出來的交流擊穿電壓和殘余電荷的關(guān)系。和電纜加電壓時的電流響應(yīng)一樣，電位衰減的快慢和絕緣老化狀況有關(guān)，其中，和水樹枝的狀況關(guān)系尤為密切。水樹枝相當于針形電極，電纜導(dǎo)線或者銅屏蔽層相當于板形電極(如圖34所示)。直流成分法測量運行中XLPE電力電纜絕緣中的“水樹狀”劣化狀態(tài)，直流疊加法測量運行中XLPE電力電纜直流絕緣電阻。水樹枝引發(fā)的初期。提取的電纜絕緣裂化信號極易淹沒在周圍的干擾信號之中。如果施加50Hz工頻電壓疊加上去，形成的信號會淹沒在工頻供電的系統(tǒng)中，所以采用100Hz左右的低頻低壓電源供電。該方法的測量方式如圖35所示。這樣所得出的關(guān)系式為：檢測電流頻率=疊加電壓頻率工頻頻率2。諧波分量是由于水樹枝的非線性伏安特性而產(chǎn)生。第4章 附加直流電源絕緣檢測法 直流高壓發(fā)生器概述由于采用了附加直流電源絕緣檢測法，所以對于電源的研究很重要。當直流高壓側(cè)為純電阻負載時，輸出直流高壓的脈動因數(shù)為157%。50年代此方式曾在國內(nèi)大量采用，為直流高壓試驗電源的初級階段。當需要一定的輸出電壓時，就需增加倍壓級數(shù)n，當n增加到一定數(shù)值后，ΔU與δU均將增大到不可容許的地步。為減輕工頻倍壓整流式直流高壓試驗電源的體積與重量，一些制造廠采用了提高倍壓電容工作場強和高磁密工頻高壓變壓器的措施，這些都將影響設(shè)備的可靠性，尤其是對200kV及以上的便攜式直流高壓試驗電源，工頻倍壓整流方式將難于滿足《ZBF2400390》標準的要求。 中頻倍壓整流 倍壓整流電路的電壓降ΔU與f、C均成反比例關(guān)系，增加倍壓電容C固然可使電壓降ΔU成比例減小，但必須付出增加設(shè)備重量與體積的代價，這對于便攜式直流高壓試驗器來講就意味著使用不方便，這是不可取的。 倍壓電路的工作特性 倍壓整流電路基本原理當變壓器副邊電壓為正半周(即U2極性上正下負)時，二極管D1導(dǎo)通，C1充電至U2，極性如圖41所示；同理，負半周時D2導(dǎo)通，將C2充電至U2。 圖42(a) 電路1 圖42(b) 電路2 圖42(c) 電路3圖42(d) 電路4圖42 幾種典型高倍壓整流電路從式()可以看出，輸出電壓與頻率無關(guān)，但是實際測得值與頻率有關(guān)。輸出電壓U=理論值ΔU，輸出電壓紋波為 。 圖43 倍壓整流電路工作曲線圖42（c）電路3的優(yōu)點是紋波小，但對電容耐壓要求高，隨著階數(shù)的增加，電容的應(yīng)力也隨之增加。二極管最好選擇2CLG100/60型硅堆，耐壓60kV，最大電流100mA。 圖44(a) 電路圖 圖44（b） 簡化電路圖圖44 電路2的倍壓整流分析上述頻率特性與理論值偏離很大的原因，是由于產(chǎn)生了隨頻率變化的附加電壓。圖45(a) 高頻變壓器等效電路圖圖45（b） 高頻變壓器次級向量圖圖45高頻脈沖變壓器一般為獲得足夠高輸出電壓，不僅倍壓級數(shù)大,而且變壓器變比也是很大的。從向量圖可以看出分布電容尖峰電壓高出輸出電壓很多。通過EWB進行仿真。電容電流i1是短暫的充電電流，電流的數(shù)值對同一型號的電力電纜來說，主要取決于電力電纜的長度和截面積的大小。 圖48導(dǎo)電流與時間關(guān)系（3）. 從圖49中兩部分電流疊加后的曲線可以看出，i0是總電流，i1是電容電流，i2是傳導(dǎo)電流，它是在直流電壓作用下，流過電力電纜絕緣的總電流i0隨時間變化的曲線。如果測試的電力電纜長度和截面積增加，這種現(xiàn)象就更加明顯。公式：直流高壓發(fā)生器的脈動電壓： （） 式中，Id為平均輸出電流（A）。因此，取合適串接級數(shù)時，才能得到所期望的直流電壓?？梢钥吹饺缦聢D412的電壓波形：圖412（a） 加入R后的電路圖412（b） 加入R后的電壓波形由圖412（b）可以看出加入R后，電壓值迅速降落，說明電容迅速放電。表41對應(yīng)值的電壓波形電容值電壓穩(wěn)定時電容充電時間（s）加入與切掉R=200 KΩ時的電壓波形2200PF波形偏離穩(wěn)定值下降明顯1μF波形偏離穩(wěn)定值下降明顯10μF波形偏離穩(wěn)定值下降明顯100μF波形偏離穩(wěn)定值向下略有偏移200μF波形偏離穩(wěn)定值略有偏移500μF波形波動很小550μF波形幾乎沒有波動，穩(wěn)定600μF波形波動不明顯800μF波形無波動根據(jù)上表選擇電容值為550μF，因為當大于550μF時，波形已經(jīng)明顯不動了，考慮到直流高壓發(fā)生器的體積問題，以及充電時間快速的問題，只有選擇C=550μF。當電纜絕緣電阻等效為電容與電阻的電路時，當R=200KΩ時，還是C=550μF時電壓波動最小。 實驗通過買元器件，焊接電路，試驗實物是否能夠升壓。電壓值如下表：表42 電壓值輸入電壓值（V）輸出電壓值（V）1030336507079010011272002260220250730033983804321由毫安表讀數(shù)得到伏安曲線圖為:圖417 伏安曲線圖R=2MΩ 小結(jié)由理論分析和仿真分析，最后得到實物。第5章 論文總結(jié) 論文工作總結(jié)本論文主要完成了以下工作：（1）.通過閱讀大量的文獻，分析了電纜的常見故障及基本特性。如加入單片機系統(tǒng)，通過單片機自動采樣數(shù)據(jù)，繪制絕緣曲線圖，更好的檢測電纜絕緣性。恩師深厚的專業(yè)造詣、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、求實的工作作風以及對科學研究的頑強拼搏、創(chuàng)新精神，深深的教育和鼓舞著我，激勵著我不斷前進，使我在學習和科研工作中受益匪淺。參考文獻[1]. 談克雄，1993，19(3):71～75.[2]. ，2001，21(2):49～51 [3]. 葛君山，劉春明，：26～27[4]. 《電線電纜手冊》(第二版)[M]，機械工業(yè)出版社，2001[5]. 速水敏幸(日).電力設(shè)備的絕緣診斷[M].科學出版社[6]. 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