【摘 要】
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交联聚乙烯（XLPE）电缆在长期运行过程中会受到电、热、受潮等多方面因素的影响而老化,因此需要深入探究检测XLPE电缆运行状态的方法,实现对其运行状态的有效诊断。本文利用频域响应分析法（FRA）对电缆开展绝缘老化诊断与缺陷定位。在低频下,利用频域介电响应可以反映电缆绝缘的老化情况,同时频域介电响应的测试会受到激励幅值与半导电屏蔽层的影响,对此,本文采用系统聚类算法提取表征XLPE电缆绝缘老化程度的
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交联聚乙烯（XLPE）电缆在长期运行过程中会受到电、热、受潮等多方面因素的影响而老化,因此需要深入探究检测XLPE电缆运行状态的方法,实现对其运行状态的有效诊断。本文利用频域响应分析法（FRA）对电缆开展绝缘老化诊断与缺陷定位。在低频下,利用频域介电响应可以反映电缆绝缘的老化情况,同时频域介电响应的测试会受到激励幅值与半导电屏蔽层的影响,对此,本文采用系统聚类算法提取表征XLPE电缆绝缘老化程度的特征参量,建立T-S模型、改变测试电压等级分别分析半导电屏蔽层与激励幅值对电缆绝缘频域介电响应测试的影响;在高频下,电缆首端的输入阻抗谱与自身分布参数密切相关,可通过分析电缆的首端输入阻抗谱评估电缆缺陷的类型与严重程度,并进一步实现缺陷定位,本文通过建立XLPE电缆等值电路模型,研究电缆参数的频变规律,根据电缆首端输入阻抗谱提取评估电缆缺陷的类型与严重程度的特征参量,并采用傅里叶反变换（IFFT）算法对XLPE电缆的缺陷进行定位。为研究低频下电缆绝缘的频域介电响应,本文搭建了XLPE材料电树老化、水树老化与热老化试验平台以及频域介电响应测试系统,选取不同老化状态下的XLPE试样进行频域介电响应测试,通过分析相应的频域介电响应测试结果可知:电缆绝缘的老化状态可以用（0.01～1）Hz频段的频域介电谱来表征;电缆完好时,半导电屏蔽层使电缆绝缘损耗因数减小,电缆含缺陷时,半导电屏蔽层使电缆绝缘损耗因数增加;激励幅值不同,电缆绝缘的频域介电响应不相同,呈现出非线性特征,并且电缆绝缘老化程度越深,非线性特征越明显。为研究高频下电缆缺陷的类型识别、严重程度评估以及定位,分析影响定位精度的因素,本文对含不同类型缺陷的XLPE电缆以及试验参数进行仿真试验,并根据仿真试验相应地搭建了电缆水树老化、热老化与绝缘破损试验平台以及电缆首端输入阻抗谱测试系统,利用IFFT算法对电缆缺陷进行了定位,验证了仿真结果。试验结果表明:利用电缆首端阻抗谱的幅值、谐振点、谐振周期、初始相位、衰减速度等特征参量可以评估电缆缺陷的类型与严重程度;利用电缆的高频相位频谱对电缆缺陷定位的误差不超过0.5m,并且定位精度与频带宽度、采样频率间隔、缺陷严重程度呈正相关,与缺陷位置呈负相关,对XLPE电缆老化评估具有一定的参考意义。
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