低压电缆绝缘状态检测方法及寿命评估.docx

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1、大3及2大学网络高等教化本科生毕业论文（设计）题目：低压电缆绝缘状态检测方法及寿命评估学习中心：内蒙古呼伦贝尔奥鹏学习中心层次：专科起点本科专业：电气工程及其自动化年级：2013年秋季学号：学生：_指导老师：完成日期：2015年6月1日内容摘要由于交联聚乙烯电缆绝缘性能好，易于制造和安装便利，近年得到了快速的发展，随着城网改造和农网改造的实施，电力电缆的利用比重也会越来越高，如何维护运用好已有的电力设备，提高供电牢养性就显得特别必要，电缆的运行状况干脆关系到电力系统的平安运行及供电的牢靠性。文首先论述了电缆的一般结构，介绍了目前电缆检测的方法及意义，分析了膨响电缆绝缘性能的因数以及电缆运行的等

2、效电路。着重:论述了电缆检测的三个主要检测手段，即绝缘电阻、泄露电流和介质损耗，对电缆性能检测的实际意义。关键词：绝缘电阻：介质损耗：电缆寿命内容摘要I1绪论41.1 课逐的背竞及意义41.2 国内外发呈现状41 .2.1国外低压电2绝缘检测和老化检测发呈现状42 .2.2我国低压电缆绝缘检测和老化检测发呈现状51.3 本文的主要内容52电缆故障类型及绝缘老化的缘由72.1 电缆故障的类型72.1.1 接地故障72.1.2 短路故障72.1.3 72.1.4 72.2 电缆老化缘由82. 2.1电气老化83. 2.2热老化84. 2.3机械老化85. 2.4水老化92.3电缆探讨现状及发展趋势

3、93电缆绝缘状态的检测与寿命分析I1.3.1 绝缘电阻的测量意义I1.3.2 绝缘电阻测量方法与分析113.3 介质损耗测量的意义133.4 介质损耗的测量与分析153.5 热老化性能概述163.6 热老化试验及数据分析174结论19参考文献20错误!未定义书筌.1绪论1.1 课题的背景及意义对电缆进行状态诊断及评估，是合理支配电缆更换,保证电力供应平安军苑的一个重要技术手段，也是在智能电网中实现对电缆有效管理的极其重要的部分。随着我国煤矿开采量的加大，电力电缆的利用比重也会越来越高。对于动力和照明线路来说，采纳的核胶绝缘电缆在运用过程中，由于橡胶的氧化分解作用，使磁化橡胶的电物理和机械性能发

4、生变更:变硬、变脆，在橡皮上形成裂税，空气和水分填充在裂纹中使电缆老化加剧，最终导致绝缘击穿或短路。此外，电缆运用环境恶劣加速电缆绝缘层材料的老化。所以对电缆失效尚无合适的标准,以及对电缆寿命缺少有效的探讨和估计方法，这种更换带有很大的盲目性，并且更换电缆工序繁琐并且是一项价格特别昂贵且繁重的作业，其结果必定造成材料的奢侈或带来事故的隐患.所以，对一电缆目前技术状态的准确评价不仅从保证电力设备工作牢咏性的观点来看是重要的,而且从预防火灾的角度来看也是很重要的。当前，绝大多数低压电缆用橡胶做绝缘材料，氧化分解能硫化橡胶的电物理和机械性能，使得电缆老化快速，绝缘击穿或短路现象会最终发生。而低压电缆

5、绝缘状态的在线检测可以精确评估电缆技术和运行状态，尽早发觉电缆绝缘缺陷，并实行适当的修理措施，以确保设备的平安运行和牢除运用，而且还具有特别重要的防火功能。1.2 国内外发呈现状国外低压电缆纳缘检测和老化检测发呈现状20世纪60年头起，国外就起先了关于X1.PE（交联聚乙烯）电缆绝缘弱点检测和老化检测技术的探讨，时至今日，该项探讨仍在不断发展。日本是较早开屣X1.pE电缆绝缘老化检测技术探讨的国家之一，但是研发的电缆绝缘检测仪只能发觉己经发生绝缘老化的电缆，无法描述被检测电缆的绝缘老化程度，而且该检测仪主要针对的是陆地所运用电缆。20世纪70年头前,世界上广泛运用电桥法及低压脉冲反射法进行电力

6、电缆故障测试,两者对低阳故障很精确,但对高阳故障不适用,故经常结合燃烧降限（烧穿）法,即加大电流将故障处烧穿使史绝缘电阻降低以达到可以运用电桥法或低压脉冲法测量的目的。烧穿方法对电缆主绝缘有不良影响,现已很少运用。近几年来，欧美发达国家及日本的学者为了尽可能地等效工频电压并尽可能地减小试验设备的体枳和重员，适应电缆运行现场试验的须要，先后提出多种离线破坏性试验方法,如01低须电压试脸、KHZ振荡波电压试验、吊联谐振或变频谐振沟通电压试验；以及离线非破坏性试验方法，如在0.1超低频电压、KHZ振荡波电压卜的电缆局部放电量试验，并举荐上述试验方法和手段作为今后电力电缆竣工交接试验或预防性试验方法。

7、我国低压电缆绝缘检测和老化检测发呈现状国内天津高校杜伯学采纳温差法对X1.PE电缆老化进行评估,其探讨对象为IOKv的陆用电缆；上海交通高校王雅群采纳等温松驰电流对X1.PE电缆寿命评估，但是受到国内外电缆制造工艺差异的影响，计算所得老化因子与国外学者报道的结果相差普遍较大。其中检测技术分为非在线式和在线式：非在线式包括反汲取电潦、残留电压、电位衰减法、直流泄漏电流、残留电荷、直流电压趣加法等在线式包括直流成分、脉动法，直流电压叠加法等。目前的应用绝缘监测剩余寿命评估方法都比较偏向丁从定性分析的角度切入，在定量分析方面，只能给出一个比较宽泛的范困。直潦耐用试脸常用于油介质电气设备的预防性诊断试

8、脸，20世纪90年头初期之前,国内外普遍沿用油纸绝缘电缆的试验方法，常实行离线直潦耐压破坏性试验作为绝税电力电缆竣工交接试验和周期性预防性试验的唯一手段。理论分析计算、试验探讨和长期积累的大量实际运行阅历表明：一方面，由于直流耐压试验过程是向电缆绝缘介质注入大量的空间电荷过程，空间电荷限于介质良好的绝缘性能而不能刚好泄漏,这些残留空间电荷积聚形成的同部电场与外施工频电场迭加，畸变介质内部电场分布，严峻损伤电缆绝缘，往往使得试脸合格的电力电缆在投入运行后几小时或儿I小时内就发生电缆绝缘击穿故障，甚至发生多点击穿故障。另一方面，直流耐压试验的电压取值很高，试验时间较长，直流电场促使介质中的水树枝向

9、电树枝转变，周期性的直潦耐压武验无疑是导致电缆绝缘早期劣化，相对缩短电缆平安运行寿命。1.3 本文的主要内容本文探讨的是低用电缆绝缘状态检测方法及寿命评估。全文共分为四章，内容简介如下：第一章绪论，简述课题的背景和意义、论题的国内外发呈现状，介绍论文的主要内容：其次章是电缆故障类型及绝缘老化的缘由：第三章电缆绝缘状态的检测与寿命分析：第四章最终对全文进行总结，并指出了探讨课题的将来发展方向。2电缆故障类型及绝缘老化的缘由2.1 电缆故障的类型电缆故障有很多种，大致分为：按地故障电缆一芯或多芯对地故障。其中又可分为低阻接地或高阻接地。一般接地电阴在20-100.以卜为低阻故障，以上为高阻故障。因

10、运用的电桥和检流计灵敏度不同，对低阻与高阻的划分也往往不一样。原则上接地电阻较低，能干脆用低压电桥进行测域的故障，称为低阻故障。须要进行烧穿或用裔压电桥进行的故障,称为高阻接地。短路故障电缆两芯或：芯短路，或两芯、三芯短路接地。其中也可分为低阻短路或高阻短路故障，其划分原则与接地故障相同。2.1.3 断线故障电缆一芯或多芯被故隙电流烧断或受机械外力拉断，形成完全断线或不完全断线，其故障点对地的电阻也可分为高阻或低阻故障.般以IMQ为分界限，小于IMe为低阻。能较精确地测出电缆的电容，用电容量的大小来推断故障点可称为高阻断线故障。2.1.4 闪络性故障这类故障绝大多数在预防性试验中发生，并多出现

11、在电缆中间接头和终端头。试验时绝被击穿，形成间隙性放电，当所加电压达到某肯定值时，发生击穿，当电压降至某一值时，绝缘红原而不发生.击穿。有时在特殊条件卜.，绝缘击穿后又豆原正常，即使提面试验电压，也不再击穿，这种故障称为封闭性故障。以上两种现象均属于闪络性故障。电缆故障是指电缆在预防性试脸时发生绝缘击穿或在运行中，因绝缘击穿、导线烧断等而迫使电缆线路停电的故障常见的故障有接地故隙，短路故障，断线故障，闪络性故障和混合型故障等。2.2 电缆老化缘由电缆老化缘由可分为：电气老化电气老化指的是在电场长期作用卜.，由于电缆制造中的质量缺陷，施工中机械与外力作用损宙，绝缪t物中的空隙、裂纹等，造成局部电

12、场不匀称，诱发局部放电，以导体的变异部、空隙、杂质为起点，局部破坏，发展成树枝化，渐渐地导致绝缘破坏。电老化机理很困难，它包含因为绝缘击穿产生。放电引起的一系列物理和化学效应。固体绝缘材料的绝缘击穿机理主要有以下两种理论：1.达到肯定电场时，电子数量急剧增加，使得绝绿材料遭到击穿破坏，由于击穿破坏的主要缘由是电子，因而称为“电击穿”。2.在绝缘体上加上电压后，有微电流通过，由这一电流产生的焦耳热导致材料击穿破坏，这被称为“热击穿”。2.2.2焦老化热老化指的是绝缘介侦负荷电流变更及短路电流引起的热伸缩、材料氧化、热分解等化学变更以及硬度变更、龟裂等物理变更引起的老化和绝缘材料性能降低，其化学结

13、构在热量的作用卜.发生变更，使得绝缘性能卜.降的现象，热老化的本质是绝缘材料在热量的影响卜发生了化学变更，所以热老化也被称为化学老化。一般状况卜.，化学反应的速度随着环境温度的上升而加快。用于绝缘的高分子有机材料会在热的长期作用下发生热降解，主要是氧化反应，这种反应也被称为自氧化游离基连锁反应，如聚乙烯的辄化反应就是从C-H健中H的脱离起先的。热老化使得绝缘材料的电气和机械性能同时产生劣化，绝缘寿命削减，但是最显著的表现还是材料的伸长率、拉伸强度等机械特性的变更,例如，X1.-PE材料被认为当拉伸率从初始的400%-600%降低到100%时寿命终止.机械老化机械老化是电缆系统在生产、安装、运行

14、过程中受到各种机械应力的作用发生的老化，这种老化主要是绝缘材料在机械应力作用下产生微观的缺陷.这些微小的缺陷愤着时间的消逝和机械应力的持续作用渐渐恶化，形成微小裂缱并渐渐扩大，直至引起局部放电等破坏绝缘的现象.这种现象也被称为电机械击穿。2.2.4水老化水浸入电缆后(制造时或施工与运行中接头浸潮等)，由于电场的受效果，在电场不匀称及电场力集中点形成水树枝化。通常有内导水树枝化、蝴蝶水树枝化和外导水树枝化阵。橡皮、塑料电缆等浸水后施加电压作长期试验时，与不加电压只浸水的状况相比较绝缘介质特性要低。这一现象被称为“浸水课电现象”。对产生“浸水课电现象”的缘材料进行显微视察，发觉有和电树枝相像的树枝

15、状结构的存在，因为这种树枝结构水有关，并且是在低电场强度、长时间作用下形成的，为与电树枝区分，称之为水树水树枝在充溢水的状态下看起来是白色的，但是干燥后就不易视察到。水树枝多见结晶性材料如聚乙烯和交联聚乙烯，而在无定型材料的PVC、丁基橡胶等聚合物中少发觉“此外，水树枝在直流电压的作用下较难产生，但是在沟通电压作用下较易产生，频电压也能促使水树枝的产生。电缆老化缘由可分为：电缆老化的因素般涉及电、热、机械与环境等方面。2.3电缆探讨现状及发展趋势电力电缆试验技术严峻滞后于电力电缆制造和应用技术。国家关于绝缘电力电缆(X1.PE)投运后的试验方法、标准和运行规程大多在20世纪70年头颁布，比较陈旧落后，有的甚至是沿用油纸绝缘电力电缆的试验方法。直流耐压试验常用于油介质电气设备的预防性诊断试验，20世纪90年头初期之前，国内外普遍沿用油纸绝缘电缆的试验方法，常实行离线直流耐压破坏性试验作为绝缘电力电缆竣工交接试验和周期性预防性试验的唯一手段。直流耐压试验常用油介质电气设备的预防性诊断试验，20世纪90年头初期之前，国内外普遍沿用油纸绝缘电缆的试验方法，常实行离线直流耐压破坏性试验作为绝缘电力电缆竣工交接试验和周期性预防性试验的唯一手段.理论分析计算、试验探讨和长期积累的大员实际运行阅历表明：一方面，由于直流耐用试验过程是向电缆绝缘介痂注入大