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1、煤矿6kV电缆对地绝缘参数检测技术的研究毕业论文目录摘 要IABSTRACTIII目录IV第1章 绪论11.1 电力电缆绝缘诊断意义11.2 课题研究背景及意义11.3 论文主要工作及研究容21.3.1 论文的主要容2第2章 电力电缆的特性32.1 电力电缆的使用概述及分类32.1.1 电力电缆的使用概述32.1.2 电力电缆的分类32.1.2.1 油浸纸绝缘统包电缆632.1.2.2 分相铅包电缆42.1.2.3 自容式充油电缆42.1.2.4 橡皮电缆52.1.2.5 聚氯乙烯电缆52.1.2.6 交联聚乙烯电缆52.2电力电缆故障分类52.2.1电力电缆故障产生的原因及分类52.2.2电
2、力电缆故障原因62.2.3故障的性质与分类62.3 绝缘老化的原因及类型72.3.1 热老化82.3.2 机械老化92.3.3 电老化92.3.4 其它类型102.4 绝缘介质在电场作用下的特性102.4.1极化102.4.2 电导102.4.3 损耗102.5 绝缘介质的吸收现象12第3章 电缆绝缘诊断技术163.1 概况163.2 电缆绝缘停止运行诊断法173.2.1 绝缘电阻的测量173.2.2 泄露电流的测量183.2.3 介质损耗角正切值的测量193.2.4 逆吸收电流法203.2.5残余电荷法203.2.6 电位衰减法203.3 电缆绝缘在线诊断法213.3.1 直流分量法213.
3、3.2 局部放电法223.3.3 差频法223.3.4 交流叠加法233.3.5 谐波分量法24第4章 附加直流电源绝缘检测法254.1 直流高压发生器概述254.2 直流高压发生器的设计254.2.1 直流高压发生器的几种产生方式254.2.1.1 半波整流254.2.1.2 工频倍压整流254.2.1.3 中频倍压整流264.2.2 倍压电路的工作特性264.2.2.1 倍压整流电路基本原理264.2.2.2 其他形式的倍加电路结构的工作特性274.3 倍压电路参数选择324.3.1 电缆的实验特性324.3.2 参数选择354.3.2.1 电容值选择354.3.2.2二极管选择404.4
4、 实验404.5 小结42第5章 论文总结435.1 论文工作总结435.2 后续工作43致谢44参考文献45第1章 绪论1.1 电力电缆绝缘诊断意义随着工业的发展、城市的扩大，输电、配电系统中电力电缆的比重在不断提高。目前所用的电力电缆大多采用有机绝缘材料，如油纸、橡胶、交联聚乙烯等。如果电缆的制作质量好、运行条件合适，而且不受外力等破坏，则电缆绝缘的寿命相当长。国外的运行经验也证明了这一点：制造敷设良好的电缆，如有事故则大多是由于外力破坏或地下污水的腐蚀等所引起的。随着我国经济的快速发展，现代企业的生产也要求电力电缆的运行是长期、连续和安全稳定的。然而由于电力负荷的不断增加，电力电缆由绝缘
5、缺陷所导致的事故隐患也在不断增加，因此如何保证电力电缆安全稳定的运行已成为了电力系统中一个多因素、非常复杂的课题。1.2 课题研究背景及意义目前煤矿电气设备检修，大多采用常规性的试验方法，即定期停电对设备进行绝缘特性试验。这种测试方法不足之处：其一，需要设备退出运行，进行试验时还必须设置临时试验线路，费工费时，受人为因素影响，甚至使测量发生错误，且试验电压不是实际运行电压，所测结果也不是系统正常运行情况下的绝缘情况;其二，每次试验时间间隔过长，难以及时掌握电器设备绝缘特性的发展情况。这就使得绝缘事故常有发生，而事故之前的停电试验结果往往又是正常的。而电气设备的可靠运行，在很大程度上取决于长期工
6、作电压下设备绝缘的可靠性。虽然耐压试验仍然是一种有效的发现故障的方法，但为了保障电力电缆的安全运行，电力电缆绝缘在线监测技术得到了长足的发展。目前，XLPE电力电缆的在线监测技术主要有直流分量法、直流叠加法、tg法、局部放电法及低频叠加法等。国外，特别是欧美和日本等发达国家，这些方法己经得到较广泛的应用，积累了丰富的经验，在监测方法和技术上处于领先地位，其研究开发的绝缘监测及检测装置已有较好的应用效果；更重要的是，长期的在线运行提供了大量的监测结果，丰富了对电缆缺陷和老化的判据。值得一提的是，日本在交联电缆的在线监测技术和方法上投入了大量人力和物力，开发了一些诊断设备，并提出了电缆老化程度的判
7、据。而我国在线监测技术目前尚处于起步阶段，不少学者和研究单位对国外的监测技术和方法进行跟踪研究。12在电力电缆在线监测领域，国也有大量相关论文和研究成果，但是目前投入实际运行的在线监测产品并不多见。煤矿生产以井下巷道作业为主，随着煤矿井下用电设备的日益增多和电压等级的升高，用电安全问题亦日益突出，其中漏电事故占有很大比重，成为矿井安全的一大隐患.由于漏电的广布性、隐密性、连续性、多发性和突发性，因此，危害性也就很大。3我国煤矿井下多采用变压器中性点不接地系统供电，电力的传输主要靠电缆。电缆在运行过程中，因机械损伤、操作过电压和水分的逐渐渗入，在电场长期作用下部会出现局部放电，引起老化和绝缘电阻
8、下降。电缆绝缘电阻的下降会导致漏电流，不但可能导致人身触电事故，还会形成单相接地，进而发展成为相间短路。对于绝缘水平比较薄弱的煤矿井下电网，如不及时断开故障馈线，会引起系统的连锁反应，严重时会引发电弧造成瓦斯和煤尘爆炸。据统计，在供电事故中，电缆事故占2 /3左右，故预防及减少电缆事故至关重要。根据我国煤矿6KV电网对地绝缘电阻的测量现状，对对地绝缘参数检测技术进行研究。对电缆绝缘参数检测的研究，不仅可以有效的减少井下供电故障，更可以保障煤矿的安全运行。1.3 论文主要工作及研究容本论文主要是针对煤矿电力电缆绝缘检测技术的研究，首先统计电力电缆绝缘故障的类型及原因，明确故障发生发展的机理，并进
9、一步了解电力电缆绝缘检测技术的各种方法，选择一种方法对其进行深入研究。1.3.1 论文的主要容（1）电力电缆的分类，电缆绝缘故障的原因及特性分析，绝缘诊断技术的研究通过查阅大量文献，总结找出电缆发生故障的原因及故障类型，工作量大，并对上述进行研究；（2）对采用附加直流电源绝缘检测法的直流电源进行细致研究通过采用EWB仿真软件，对直流高压发生器的参数选择进行仿真，选出参数。这是本课题的关键所在；（3）根据所选参数，制作实物，进行实验验证。 第2章 电力电缆的特性2.1 电力电缆的使用概述及分类2.1.1 电力电缆的使用概述电线和电缆是电力系统中使用最为广泛的设备，在各类电气事故波及的设备中，与电
10、线电缆有关的占了几乎50%，其中大部分又是因为绝缘损坏所致。高压电力电缆在区域间传输大量电能的重要作用，是国民经济的动脉，人们对的它的绝缘检测非常重视，已经做了很多研究。在我国，随着经济的发展，人们生活水平的提高，居民、厂矿用电量近几年在飞速的增加，但是对人们对低压配电网绝缘状况的监测却还没得到足够的重视，并因此造成了相当的人员伤亡和财产损失，给人民群众的生产、生活带来了很大的负面影响。因此，为了更加准确、可靠、方便的测量到反映电缆绝缘系统劣化程度的特征量，及早发现绝缘隐患，避免事故的发生，不断研究先进的绝缘检测技术和开发出合适的绝缘检测装置是十分必要和迫切的。2.1.2 电力电缆的分类现在使
11、用的35 KV以下的电力电缆主要有橡皮绝缘电缆、聚氯乙烯绝缘电力电缆、油浸纸绝缘电力电缆、交联聚乙烯绝缘电力电缆:35KV以上电力电缆主要有高压充油电力电缆、交联聚乙烯绝缘电力电缆、SF6气体绝缘电力电缆等。电力电缆按其绝缘层的结构不同又可以分为油浸绝缘统包电缆、铅包电缆、自容式充油电缆、橡皮绝缘电缆、聚氯乙烯绝缘电缆和交联聚乙烯绝缘电缆等几种类型。452.1.2.1 油浸纸绝缘统包电缆6油浸纸绝缘电缆是将电缆线芯先分相包缠上油浸绝缘纸，在线芯之间的空隙填充油浸麻绳或纸带，然后再用油浸绝缘纸将几个线芯统包起来。统包纸不但满足了线芯与外防护层的绝缘要求，而且还起到缠紧各个线芯的作用。电缆线芯统包
12、后，外部再包上防腐蚀和防外力损伤的护套层。统包型电缆结构简单，节省材料，价格也比较便宜，因此得到广泛使用。统包电缆具有如下缺点：（1）统包电缆线芯之间的空隙有大量的电缆油存在，当使用温度发生变化时，电缆油和其他填充物就会出现一定的空间。在强电场的作用下，电缆芯空间的气体就要发生游离现象，使电缆绝缘遭到破坏（2）散热能力差，绝缘容易老化，因此载流量受到一定的限制。（3）由于电缆部有大量的电缆油存在，当电缆垂直安装或安装地带两端有地面高差时，电缆油就很容易流向低洼的部位，使该部位护套部压力增大，导致低端电缆漏油或外护套胀裂，使电缆受到损坏。（4）由于电缆芯都统包在一起，线芯无分相接地屏蔽，而是共用
13、一个外护套接地，所以易引起短路故障。为避免电缆油流动引起损伤，电缆浸渍剂应选用电缆工作的正常温度下不会发生流动的浸渍剂，我们称此种类型的电缆为不滴流统包电缆。2.1.2.2 分相铅包电缆分相铅包电缆又称为单芯电缆。在线芯的外部包缠有两层半导体纸，用以消除线芯表面平整而引起的电场畸变。半导体层外部包缠绝缘纸，绝缘纸外部缠一层半导体纸，然后包上铅包护套和防腐层。分相式单芯电缆采用圆形线芯，分相屏蔽绝缘性能好，部无油浸渍填充料存在，不会发生电缆油外漏现象。分相式电缆散热性能好，可以增加线芯的载流量。在安装修理时易于操作，弯曲时变形较小，因此它不但适应于10KV及以下的电缆制作，同时也适应于35KV电
14、压等级的电缆制作。2.1.2.3 自容式充油电缆自容式充油电缆在导线芯的中心留有一个油道，油道与外部的供油箱相连接。当电缆温度升高时，部的浸渍剂受热胀，多余的浸渍剂通过油道流到供油箱。当电缆温度下降时，浸渍剂收缩，供油箱的油回流到电缆芯油道，保持电缆线芯部始终无间隙，不会发生游离现象使绝缘层遭到破坏，同时也避免了电缆温度上升发生热膨胀时使部压力增大，损伤绝缘层和外护套。自容式充油电缆制造工艺复杂，一般在高电压电缆制造时才采用。自容式充油电缆具有以下特点：（1）电场分布与单相电缆相同，使绝缘层在最佳状态下工作。（2）运行时不受温度变化影响，保持压在稳定状态，不会造成护套层损伤故障。（3）电缆部无
15、间隙存在，使绝缘强度大为增强。（4）散热条件好，允许工作温度高，载流量大。2.1.2.4 橡皮电缆橡皮电缆是在导线线芯外挤压一层橡皮作为绝缘层，用麻作填料，在线芯外部包缠橡胶布带或玻璃纤维带以防止线芯松散。再挤压一层铅包层，最外层包上防腐用的钢带作为外护套。橡皮电缆也可以采用聚氯乙烯或氯丁橡皮作为密封层。橡皮电缆的特点：（1）橡皮电缆耐电晕，耐腐蚀性能较差，不能制成高电压电缆。（2）橡皮电缆柔软易弯曲且耐低温性能好，适用于较低温度下和变动频繁的场合。（3）橡皮电缆电气性能和化学性能稳定，防水、防腐性能好。2.1.2.5 聚氯乙烯电缆聚氯乙烯电缆构造与油浸绝缘纸电缆基本相同，它的绝缘层是采用聚氯乙烯材料，填充也是采用不吸潮的麻绳等材料，外面再包缠衬层将线芯固定，最后再挤压上外护套层。此种电缆的外护套有三种形式：无铠装、钢带或钢丝铠装、裸钢丝铠装。聚氯乙烯电缆有如下特点：（1）具有良好的电
