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XLPE电力电缆自问世以来,凭借着自身优良的电气性能和机械性能逐渐地取代了传统的充油电缆和油浸纸电缆,从而被广泛地应用于城市配电网中,并且逐步应用到高压和超高压电网中。随着XLPE电力电缆在电网中的普及,电缆在运行中由于绝缘老化导致的故障也引发了人们的高度关注。为了定期了解电缆的运行状态与预防事故的发生,运行部门采取了定期检测维修与到期更换的措施。这种传统的措施不能够从根本上预防电缆绝缘老化导致的故障,同时还会带来巨大的人力与物力资源的浪费。如果能够及时地了解XLPE电力电缆性能的变化情况,掌握电缆的剩余寿命,不仅可以避免定期检测维修与到期更换的盲目性造成的资源浪费,而且还可以从根本上预防绝缘老化导致的故障。因此,开展XLPE电力电缆剩余寿命预测的研究具有重要的实用意义和应用价值。 本文在广泛收集国内外资料的基础上,首先针对XLPE电力电缆实际的运行情况,对XLPE电力电缆的结构、性能要求、常见的失效形式进行了全面深入的分析;指出了绝缘老化是影响电缆正常使用寿命的关键因素;从化学反应速率理论的角度阐明了温度是影响XLPE电力电缆绝缘老化的主要因素;阐述了XLPE电力电缆剩余寿命预测的侧重点以及预测要解决的关键问题和相应的解决办法。 介绍了GM(1,1)灰色预测模型、威布尔分布模型、热降解动力学模型(一阶热降解动力学模型和二阶热降解动力学模型),指出了这些模型各自的优缺点;针对模型的优缺点,结合交联聚乙烯热降解的特点确定了二阶热降解动力学模型为XLPE电力电缆剩余寿命预测的模型;针对二阶热降解动力学模型不能在现有条件的基础上直接用来预测XLPE电力电缆剩余寿命的问题,引入了时温等效原理;从理论角度出发,利用时温等效原理论证交联聚乙烯高温加速老化与正常运行温度的老化机理存在一致性,在此基础上完成了基于时温等效原理和二阶热降解动力学模型的XLPE电力电缆剩余寿命预测模型的构建。 最后充分利用现有高温加速老化实验数据,通过在时温等效原理和二阶热降解动力学模型基础上构建的XLPE电力电缆剩余寿命预测模型完成了XLPE电力电缆在正常运行温度下剩余寿命的预测。