【摘 要】
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交联聚乙烯（XLPE）电缆具有优异的电气性能,作为城市电网中电能传输的主要载体,已成为电力系统的重要组成部分。水树老化是中低压XLPE电缆绝缘主要老化形式,水树会导致绝缘性能劣化,使用寿命下降,甚至引起绝缘故障,从而影响电网运行的可靠性。为此,本文以8.7k V核电站用XLPE电缆为研究对象,以损耗因数和老化因子的测试为实验手段,针对XLPE电缆绝缘水树老化状态评估技术开展研究。为实现XLPE电缆
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交联聚乙烯（XLPE）电缆具有优异的电气性能,作为城市电网中电能传输的主要载体,已成为电力系统的重要组成部分。水树老化是中低压XLPE电缆绝缘主要老化形式,水树会导致绝缘性能劣化,使用寿命下降,甚至引起绝缘故障,从而影响电网运行的可靠性。为此,本文以8.7k V核电站用XLPE电缆为研究对象,以损耗因数和老化因子的测试为实验手段,针对XLPE电缆绝缘水树老化状态评估技术开展研究。为实现XLPE电缆绝缘不同水树老化程度试样的制备,参考DL/T 1070-2007标准中的要求,提出水浴加热方式下的水树老化试验方案。采用Solid Works软件设计了水树老化试验装置的三维模型,并使用ABS和PPR管材搭建了水浴循环管路;而后分别对电磁感应和水浴加热方式的功耗进行了分析,从功耗来看,采用水浴加热要优于电磁感应加热,且水浴加热更容易实现精确控温;最后设计了试验电源和温度记录部分,通过对水树老化试验温度的监测,验证了水浴老化试验装置和试验方案设计的合理性。为了建立损耗因数与XLPE绝缘水树老化状态的相关性,本文实验研究了不同老化程度XLPE电缆绝缘的超低频和工频介损的变化规律,通过亚甲基蓝染色采用偏光显微镜和红外光谱结果实现了水树老化微观结构和理化性能表征。实验结果表明:随着老化时间的增加,绝缘中产生了水树,介质损耗增大;0.1Hz下的介损比工频下的介损变化趋势明显,0.1Hz下的介损能够反映电缆的受潮情况。本文搭建了XLPE电缆等温松弛电流测试平台,该平台由高压直流电源、开关控制及退极化电流采集部分等组成。测试平台由计算机通过GPIB接口驱动Keithley2290直流程控电压的输出,通过Keithley 6517B型高阻计获取电流信息。利用等温松弛电流法的基本理论对测试电流进行拟合分析并计算出老化因子A。实验研究了老化因子与XLPE绝缘水树老化状态的相关性。结果表明:随着老化时间的增加,老化因子变大。核电站用XLPE电缆存在水树老化,但没有达到寿终,损耗因数和老化因子能够反映XLPE电缆绝缘的水树老化状态。
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