含水樹XLPE電纜絕緣的超低頻損耗特性研究,本試驗在0.1~10Hz頻率范圍采用日本TR-4超低頻電橋進行;在30~3MHz采用日本TR-10電橋;在60.1Hz采用對電纜的階躍電壓衰減曲線進行快速富里葉變換的方法進行,為對電纜施加1000伏直流階躍電壓時的電流衰減曲線;為對老化電纜分割不同長度并分別采用上述三種裝置方法)在不同測試頻率的實測或數據處理結果,其tanS頻譜測試值在頻率分界處較好的吻合。和結果表明,低壓直流吸收電流衰減曲線與超低頻損耗頻譜均與XLPE電纜的水樹老化程度相關性較好。由于曲線4所代表的電纜絕緣水樹老化己非常嚴重,貫穿電導電流較大,因此可將吸收電流曲線及超低頻損耗頻譜的非平滑程度看作電纜己不能安全運行的標志由同時獲知,水樹劣化XLPE電纜tanS~f關系在0.01Hz附近出現一個較平緩的峰值,并且,當水樹劣化嚴重時,該峰值有向低頻區移動的趨勢鑒于曲線①、②、③、④所代表的水樹劣化程度依次加重,將此峰值(tanSmax)的大小或所對應的峰值頻率作為水樹劣化程度的判據是適宜的。用檢測超低頻tanSax的方法判別水樹程度的優點,除檢測值遠大于中高頻區外,具有較直流衰減曲線信號更為明顯,且tanS值與電纜長度無關的特點據近年來較多報導,水樹枝基本由一系列微小含水微孔沿電場集中方向排列構成,微孔之間很可能有更細微的管子相連若用CwT和RwT分別表示水樹部分的電容和漏導電阻,用Cpe代表與水樹部分串聯完好XLPE介質的電容,則含水樹XLPE電纜的等效電路模型如所示,對該電路可做如下簡單分析:含水樹XLPE電纜絕緣的等效電路模型設水樹部分的時間常數RwtCwT,比值n =Cpe/Cwt則含水樹PE絕緣的復介電常數可寫成如下形式據損耗因數定義e"=e'tanS,綜合(2)式可得tann獲zui大值,且其值為上式表明,水樹老化XLPE電纜絕緣的確存在隨頻率變化產生介質損耗因數zui大值的可能性,采用圖示模型研究含水樹電纜的超低頻損耗特性是適宜的含水樹XLPE電纜絕緣所呈現的超低頻tanS峰值,可能與樹枝微孔中的水分子及樹枝管壁生成的極性端基一OH,O的極化過程,互相牽制,以及松馳過程有關。鑒于水樹枝這種既含水分,又包含雜質離子,且存在微孔及細微管道的特殊結構,含水樹XLPE電纜絕緣的這種損耗顯然與純粹的液體或固體介質的損耗有很大不同其損耗機理還有待于進一步探討。
結論超低頻損耗因數與XLPE電纜絕緣的水樹劣化狀態相關性較好,可采用定期檢測超低頻損耗因數的變化來監視電纜的絕緣狀態采用對較低階躍電壓下衰減電流響應曲線進行快速富里葉變換可獲得XLPE電纜的超低頻損耗頻譜。
可將較低階躍電壓下的吸收電流曲線以及超低頻損耗因數頻譜的非平滑性作為XLPE電纜己不能安全運行的判據超低頻損耗因數產生的原因可能與樹枝中的水分、樹枝生長過程中在水樹壁所生成的極性基團-OH O等的極化和松馳過程,以及雜質離子在水樹枝中的遷移過程有關可采用水樹部分與完好介質串聯的等效電路模型定性描述
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