基于变压介电响应i-t特性的XLPE电缆热老化及树枝缺陷识别方法

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:daocaoren666666
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
交联聚乙烯(XLPE)电缆作为城市电缆网络的主力,已逐渐在电网中占据重要地位,保障其平稳运行对电力系统的稳定有重要意义。XLPE电缆绝缘老化类型中,以整体的热老化和局部的树枝老化最为常见。介电响应法作为一种无损检测方法广受关注,目前已应用于包括XLPE电缆绝缘在内的各种绝缘材料的老化状态评估中。但传统的介电响应测试方法往往只能在已知绝缘老化类型的基础上,对绝缘老化程度进行判断。常用的特征参量介质损耗因数tanδ只能反映XLPE电缆绝缘的整体状况,对绝缘中局部的树枝缺陷并不敏感,因而难以判别XLPE电缆绝缘的老化类型。虽然检测局部放电信号是一种行之有效的手段,但该方法极易受到检测环境的影响,难以得出准确判断。目前,无损检测方法对于XLPE电缆绝缘老化类型的评估尚有待进一步研究。因此,通过无损检测手段寻找新的特征参量,从而区分XLPE电缆整体热老化和局部的树枝老化,对于XLPE电缆绝缘状态检测和评估有重要意义。本文首先通过加速热老化、水树老化和电树老化实验,制备了不同老化状态的XLPE电缆样品。然后使用自行搭建的测试平台,对样品开展了不同电压和频率下的介电响应测试,分析了激励电压和频率对测试结果的影响。最后,探究了激励电压幅值、频率对不同老化状态样品响应电流的影响,重点分析了响应电流i-t波形的谐波特性,提取了特征参量,对XLPE电缆绝缘的老化类型和老化程度进行了判别。论文的主要结论如下:(1)测试频率、测试电压对XLPE电缆绝缘老化状态的判别影响较大。测试频率越低、测试电压越高,越有利于XLPE电缆老化状态的评估。传统介电响应测试激励电压较低(200V以下)、测试频率较高(多在0.01Hz以上),对XLPE电缆绝缘老化的敏感度不高,提高激励电压至1500V、降低测试频率至0.001Hz将有助于对绝缘老化状态进行判别。(2)不同老化类型XLPE电缆样品的响应电流特性存在差异。通过分析不同频率下样品激励电压和响应电流的关系,发现在低频高压下水树老化样品的二者间存在明显的非线性关系,热老化和电树老化样品仅表现轻微的非线性。进一步对响应电流谐波特性进行分析后,发现水树老化样品的谐波含量较大,以3次谐波占比最为突出,且随激励电压的升高含量大幅增加,而热老化和电树老化样品则不具有此特征。(3)提出了以3次谐波为基础的谐波含量特征参量α,和表征激励电压对谐波含量影响大小的绝缘状态指数β,以区分电缆老化类型。水树老化样品的α值远高于其他老化类型的样品,可用以识别XLPE电缆的水树老化缺陷;而热老化样品的β值大于未老化样品,电树老化样品的β值则小于未老化样品,因而可用以识别XLPE电缆的热老化和电树老化缺陷。
其他文献
随着化石能源的日渐枯竭和环境问题的日趋恶劣,风力发电获得迅速发展。大规模风电接入导致电力系统的波动性、时变性和不可控性增加,系统供需失配风险显著上升,通过可靠性评估与跟踪指导可靠性提升措施、降低系统停电风险成为一项急迫的任务。不确定性因素的分析和建模,是含风电电力系统可靠性评估及后续工作的基础。不确定性可分为两大类,即:随机不确定性和认知不确定性。以往研究主要考虑随机不确定性,即不可消除的客观的不
学位
负荷需求响应是调节电力系统负荷峰谷差的重要措施之一。空调在民用配电系统负荷中占比大,且具有明显的柔性负荷特征。利用空调系统对空气调节的大滞后特点,以及人体对一定温度范围的可容忍性,空调系统可以在不影响用户舒适度的前提下,不同程度参与需求响应。论文分别以广泛使用的分散式单体空调和中央空调系统为对象,研究环境温度、建筑围护结构、人员数量等对空调负荷的影响,实现对不同时空条件下空调负荷的预测,为需求响应
学位
风力发电作为新能源发电的重要部分,是各国的能源发展重点。由于我国风力资源与负荷中心呈逆向分布,风火联合外送是保证风电送出系统稳定性和高效性的有效方式。然而,近年来工程事故和相关研究表明,风电接入传统电力系统后,系统振荡条件发生变化。现有振荡分析方法中,阻抗分析法因其拓展性较好,更适用于多源系统分析,但是目前针对汽轮发电机的阻抗建模研究存在不足,仅采用阻感电路对汽轮发电机进行等效可能会影响振荡分析结
学位
大力发展新能源发电技术是加速全球能源结构转型的必然需求,随着电力系统中新能源发电设备渗透率的提升,高比例电力电子化正逐步成为新型电力系统的基本特征之一。与传统电力系统相比,电力电子化电力系统呈现出更复杂的振荡形态,涉及多区域、多类型电源和多时间尺度,且各装备间的耦合作用更加多样化,稳定性问题愈发严峻。对此,本文以含有虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG
学位
电池系统是电动汽车至关重要的组件。电化学特性差异易引起串联电池之间SOC的不均衡,这会直接导致电池系统可用容量下降甚至引发安全事故,因此引入电池均衡系统十分必要。电池均衡技术可分为被动均衡和主动均衡,相较于被动均衡,主动均衡具有效率高、速度快等优点,更适应电动汽车快速充电等应用场景对均衡性能的要求,是当前研究的热点。然而,目前主要的主动均衡拓扑尚难以实现应用,主要在于硬件成本高、控制复杂、功能单一
学位
低温等离子体固氮(Non-thermal Plasma Nitrogen Fixation,NTPNF)是近年来一种新型的绿色节能固氮技术,可在室温、大气压的条件下稳定持续地电离空气生成低温等离子体。其中,介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge,DBD)因放电均匀度高、电子能量高、装置易于规模化而在NTPNF领域备受关注。由于放电稳定温和,DBD十分契合分布式能源的
学位
钢筋混凝土广泛应用于各类建筑设施和电力基础设施中,当其内部钢筋结构不合理或钢筋质量不达标时,钢筋混凝土的各项性能将大打折扣,造成巨大的安全隐患。本文以混凝土电杆为研究对象,针对目前混凝土内钢筋定位时无法确定钢筋偏转,且无法同时对钢筋直径和保护层厚度进行测量的现状,提出了一种基于磁化效应的混凝土内部钢筋状态无损检测方法,对钢筋定位、钢筋直径及保护层厚度两个参数测量分析展开了研究,对磁场测量传感器阵列
学位
AC/DC电源在各领域中的应用日益广泛,特别是军事和医用领域,对其可靠性的要求也越来越高。统计数据表明,AC/DC电源中失效率最高的元器件是直流母线铝电解电容,其失效会导致变换器失稳,甚至造成系统崩溃。因此,对直流母线铝电解电容进行状态监测以确保AC/DC变换器安全可靠运行是非常有必要的。本文以Boost PFC变换器直流母线电容为研究对象,探索了基于谐波响应的电容参数在线检测方法,论文完成的主要
学位
随着新能源汽车的快速发展,动力电池生产量及退役量逐年攀升,退役动力电池的梯次利用对于最大化资源利用、减少环境污染具有重要作用。目前退役电池主要在削峰填谷等场景进行梯次利用,盈利能力不足。如何在更多场景下寻求退役电池的价值,为退役电池的梯次利用找到合理的投资回报模式,是业界一直关注的问题。为此,本文聚焦于退役电池在用户侧作为储能使用时的优化配置问题,分为长期购买配置与恶劣天气下的短期租赁配置两种场景
学位
微波输能技术由于其传输距离远、安全性高、传输功率大等特点,是远距离无线电能传输的主流技术之一。相较于微波输能系统中的抛物面天线和微带阵列天线,平面反射阵天线具有成本低、重量轻、无馈电网络损耗和辐射功能灵活的特点。论文以平面反射阵天线作为微波输能系统的发射天线,针对动、静态受能目标场景以及系统集成化问题提出新的反射单元和阵列设计,开展宽频带和极化转换性能的分析研究,主要工作如下:(1)面向静态目标的
学位