低压电缆绝缘状态检测方法及寿命评估毕业论文(编辑修改稿)

低压电缆绝缘状态检测方法及寿命评估毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

，并多出现在电缆中间接头和终端头。 试验时绝缘被击穿，形成间隙性放电，当所加电压达到某一定值时，发生击穿，当电压降至某一值时，绝缘恢复而不发生击穿。 有时在特殊条件下，绝缘击穿后又恢复正常，即使提高试验电压，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验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障 ， 短路故障 ， 断线故低压电缆绝缘状态检测方法及寿命评估 8 障 ， 闪络性故障和混合型故障等。 电缆老化原因 电缆老化原因可分为 : 电气老化 电 气 老化指的是在电场长期作用下，由于 电缆制造中的质量缺陷，施工中机械与外力作用伤害，绝缘物中的空隙、裂纹等，造成局部电场不均匀，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。 电老化机理很复杂，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 : ，电子数量急剧增加，使得绝缘材料遭到击穿破坏，由于击穿破坏的主 要 原因是电子，因而称为“电击穿”。 ，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”。 热老化 热老化指的是绝缘介质负荷电流变化及短路电流引起的热伸缩、材料氧化、热分解等化学变化以及硬度变化、龟裂等物理变化引起的老化和绝缘材料性能降低。 其化学结构在热量的作用下发生变化，使得绝缘性能下降的现象。 热老化的本质是绝缘材料在热量的影响下发生了化学变化，所以热老化也被称为化学老化。 一般情况下，化学反应的速度随着环境温度的升高而加快。 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，如聚乙烯的氧化反应就是从 C 一 H 键中 H 的脱 离开始的。 热老化使得绝缘材料的电气和机械性能同时产生劣化，绝缘寿命减少，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化。 例如， XLPE 材料被认为当拉伸率从初始的 400%一 600%降低到 1O0%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，这些微低压电缆绝缘状态检测方法及寿命评估 9 小的缺陷随着时间的流逝和机械应力的持续作用慢慢恶化，形成微小裂缝并逐渐扩大，直至引起局部放电等破坏绝缘的现象，这种现象也被称为“电一机 械击穿’。 水 老化 水浸入电缆后 (制造时或施工与运行中接头浸潮等 )，由于电场的叠效果，在电场不均匀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情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”的缘材料进行显微观察，发现有和电树枝相似的树枝状结构的存在，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，为与电树枝区别，称之为水树水树枝在充满水的状态下看起来 是白色的，但是干燥后就不易观察到。 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现。 此外，水树枝在直流电压的作用下较难产生，但是在交流电压作用下较易产生，频电压也能促使水树枝的产生。 电缆老化原因可分为 :电缆老化的因素一般涉及电、热、机械与环境等方面。 电缆研究现状及发展趋势 电力电缆试验技术严重滞后于电力电缆制造和应用技术。 国家关于绝缘电力电缆 (XLPE)投运后的试验方法、标准和运行规程大多在 20 世纪 70 年代颁布，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 年代初期之前，国内外普遍沿用油纸绝缘电缆的试验方法，常采取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。 直流耐压试验常用于油介质电气设备的预防性诊断试验， 20 世纪 90 年代初期之前，国内外普遍沿用油纸绝缘电缆的试验方法，常采取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、试验研究和长期积累的大量实际运行经验表明 :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及时泄漏。 这些残留空间电荷积聚形成的局部电场与外施工频电场迭加，畸变介质内部电场分布，严重损伤电缆绝缘，往往使得试验合格的电力电缆在投入运行后几小时或几十小时内就发生电缆绝缘击穿故障，甚至发生多点击穿故障。 低压电缆绝缘状态检测方法及寿命评估 10 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电树枝转变，周期性的直流耐压试验无疑是导致电缆绝缘早期劣化，相对缩短电缆安全运行寿命。 据统计 :在 19621999 年间，直流耐压试验合格后投入运行的电缆在短期内发生故障的次数约占电缆运行故障总次数的。 这一事实再次说明了直流耐压试验不仅不能够及时发现电缆运行缺陷，反而使电力电缆的绝缘损伤较大，缩短电缆运行寿命。 到目前为止，许多国家包括中国在内，已不再采用直流耐压试验作为交联聚乙烯绝缘电力电缆的预防性试验手段。 2SR2sR1/1L R I    () 其中，μ R，μ S 分别为抗力和载荷效应的均值。 低压电缆绝缘状态检测方法及寿命评估 11 3 电缆绝缘 状 态的检测与寿命分析 绝缘电阻的测量意义 电气设备的绝缘电阻，是反映绝缘体在一定直流电压作用下，通过它的稳定传导电流的大小。 在某一电压下，电流越小，绝缘电阻就越大。 电流越大，绝缘电阻就越小，表明了绝缘体在直流电压作用下的特性。 对于良好洁净的绝缘体，无论绝缘体内或是表面的离子数都很少，电导电流很小，绝缘电阻值很大。 如果绝缘存在贯通的集中性缺陷，例如开裂、脏污，特别是受潮以后，绝缘体的导电离子数要急剧增加，电导电流明显上升，绝缘电阻大大下降。 实践证明，绝缘电阻大小常能灵敏地反映绝缘情况，有效地发现设备普遍受潮、局部严重受潮和贯穿性缺陷。 因此，测定绝缘电阻也是研究绝缘材料的品质和特性，研究绝缘结构，以及产品在各种运行条件下的使用性能等方面的重要手段。 对于己经投入运行的电缆，绝缘电阻是判断电缆品质变化的重要依据。 绝缘电阻 测量 方法 与分析 测量绝缘电阻的方法较多 :有通过试验变压器来操作的，这种方法电压较高，设备价格也贵，接线复杂。 也有用兆欧表来操作的，这种方法价格便宜，接线简单，使用方便，容易操作。 目前现场普遍是用兆欧表来进行测量的。 由于把兆欧表的测量作为对设备的一种前期测试，是对设备绝缘情况的一种 初步的检查，再结合一些其他的试验，就可以对电气设备进行综合的判断，所以使用兆欧表测量绝缘电阻是非常重要的，缺之不可。 本实验用兆欧表的方式来对电缆进行测量，仪器采用数字式绝缘测试器和数字高阻 计。 (1)数字兆欧表与传统摇表的比较 绝缘电阻是我国计量法规定的电气安全检测项目中的强检项目。 兆欧表是测量绝缘电阻的专用仪表，所以应用非常广泛。 传统的兆欧表主要是指手摇指针式兆欧表。 它的主要不足之处有以下几点 : 120转 /分的速度才能维持正常的输出电压。 ，量 程范围小。 ，刻度为非线形，测量误差和读数误差都较大。 4因为无法输出比较稳定的电压，所以在钡 (量试品的吸收比和极。