电力电缆论文提纲

2022-11-15

论文题目：机械缺陷XLPE电力电缆阻尼振荡波耐压击穿特性及工频耐压等效性研究

摘要：由于良好的电学、化学和机械性能,交联聚乙烯（XLPE）被广泛用作各种类型的高压传输和电绝缘中,是一种极其重要的绝缘材料。近年来,电网规模迅速扩大,XLPE电缆逐步替代油纸绝缘电缆、EPR绝缘电缆,XLPE电缆在电网系统中得到了长足的发展。当前社会对供电质量要求日益提高,对电网的安全、稳定、可靠运行要求越来越高。在此背景下,熟悉电力电缆绝缘常见缺陷类型,深入开展XLPE电力电缆耐压检测技术,进一步探究电力电缆耐压击穿的原理,对保障电力系统安全稳定运行、提高电网供电可靠性具有重要意义。本文制备了两种缺陷来模拟XLPE电力电缆主绝缘安装与运行过程中常见缺陷,两种缺陷分别为金属尖端插入遗留的空气隙缺陷（金属气隙缺陷）与大尺寸金属插入遗留的痕迹缺陷（金属长痕迹缺陷）。通过搭建阻尼振荡波试验平台,实现了阻尼振荡波检测XLPE电力电缆的耐压特性,分析了振荡波的振荡频率、幅值衰减时间等参数对耐压特性的影响规律。对阻尼振荡波电压作用下XLPE电缆绝缘耐压特性与工频电压下的等效性进行了验证,证明了阻尼振荡波检测XLPE电缆绝缘缺陷的有效性。首先,建立了阻尼振荡波电压发生试验平台,制备了两种带有缺陷的XLPE电力电缆试验试样。通过分析直流励磁振荡式阻尼振荡波发生原理及描述振荡波电压各个物理量的物理意义,选取了合理的电感、电容、电阻参数,搭建了试验用阻尼振荡波发生试验平台,此平台可产生频率范围为20-300Hz的振荡波,满足试验要求。在分析普通电力电缆机械缺陷的基础上,手工制备了含金属气隙缺陷、含金属长痕迹缺陷的电力电缆缺陷试验样品。通过设计特定的制作方式,可以在不同尺度、深度上模拟电力电缆机械缺陷。其次,对金属气隙缺陷、金属长痕迹缺陷XLPE电力电缆进行阻尼振荡波耐压击穿试验研究。研究的频率范围为20-300Hz,采用指数坐标下均匀的8个分节点对存在两种缺陷的XLPE电力电缆耐压击穿特性展开研究,并结合微观击穿形貌图及击穿理论分析每一种击穿的特点。结果表明,整体变化趋势上,金属气隙缺陷与金属长痕迹缺陷具有相似性。振荡波作用下击穿电压随着频率升高而升高,在100Hz左右处达到最大值;然后,振荡波作用下击穿电压随着频率升高而逐渐降低,也即振荡波曲线存在一个峰值点。分析击穿机理认为金属气隙缺陷和金属长痕迹缺陷的击穿属于电热联合击穿,根本原因是电子对XLPE绝缘不断的轰击和热量的相互作用而导致的。通过改变阻尼振荡波衰减快慢（此处衡量衰减快慢的系数称为衰减系数）,发现振荡波作用下击穿电压随着衰减系数的变化,呈现先增大后减小的规律。此外,研究发现含金属气隙缺陷的XLPE电力电缆耐压击穿电压要高于含金属长痕迹缺陷的XLPE电力电缆试样。分析认为这可能是XLPE击穿是属于弱点概率击穿,缺陷的空间尺度越大,存在弱点的概率就越高,越容易发生击穿现象。金属长痕迹缺陷具有更大的空间尺度远大于金属气隙缺陷的尺度,因此含金属长痕迹缺陷的XLPE试样击穿电压要远远低于含气隙缺陷的XLPE试样。基于试验验证和理论分析,对阻尼振荡波耐压击穿与工频正弦波击穿之间的等效性进行了验证,并定义了一个判定系数,通过系数的范围来判定等效性高低。研究表明,阻尼振荡波与工频正弦波的耐压击穿等效系数位于1.06-1.70之间,等效性较好。通过相关研究可以更好的理解机械缺陷情况下,XLPE电缆绝缘振荡波电压下绝缘击穿过程及机理,对预防电力电缆故障的产生及故障运维具有重要意义。

关键词：XLPE电力电缆;金属气隙缺陷;金属长痕迹缺陷;阻尼振荡波;耐压击穿;等效性

学科专业：电气工程（专业学位）

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 交联聚乙烯的结构特性

1.2 交联聚乙烯电力电缆耐压检测的必要性

1.3 交联聚乙烯电力电缆试验技术研究现状分析

1.4 交联聚乙烯电力电缆绝缘劣化原因

1.5 阻尼振荡波检测交联聚乙烯电力电缆缺陷研究现状

1.6 阻尼振荡波检测交联聚乙烯电缆缺陷存在的问题

1.7 本文研究思路、内容及意义