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1、XLPE电缆绝缘老化测试数据库管理系统 摘要采用现代化的管理方法、手段和工具已成为技术发展和技术管理的重要条件。基于绝缘老化数据图片存储的交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘老化测试数据库管理系统的开发，就是对高压交联聚乙烯电缆绝缘老化测试进行技术管理和分析的一种尝试，目的是从大量XLPE电缆绝缘老化击穿故障的数据中寻找出引起击穿的统计规律，发现引起电缆损坏的原因，进而为我国XLPE电缆的绝缘结构构改造和材料性能改进提供决策支持。本课题论述了国外在XLPE电缆绝缘老化测试和统计方面已取得的成果；进行了数据库管理系统开发的可行性分析；采用VS.NET Framwork语言对系统实现了初步的开发。关键词
2、：交联聚乙烯电缆，绝缘老化，图片存储，数据库管理系统，VS.NET FramworkABSTRACTThe modern management , means and tools have become the prerequisites for the development of science and technology and scientific management . The development of the database management system for the graphical storage of data of the insulation degr
3、adation of XLPE cables is a trial for the realilzation of scientific management on the diagnostic of insulation degradation of XLPE cables . The purpose looks for a regulation of covariance from a great deal of electric cable insulate the management of aging breakdown, discover the reason which caus
4、es electric cable damage , is our country structure Gou reformation and material function improvement of the XLPE electric cable provide decision support. This paper presents the main achievements made abroad in the filed of the diagnostic and statistic of insulation degradation . It discusses in de
5、tail the feasibility study , design of modules and main functions of the developed database management system. Another, Discussed applied Framwork language of the technique VS.NET of system in this paper. Keywords：XLPE power cable, insulation degradation, graphical storage, database management syste
6、m, VS.NET Framwork1 概 述交联聚乙烯(以下简称XLPE)绝缘电缆由于性能优越、敷设容易、易于维护，早已是10220 kV供电电缆的主流。20多年来，大量66220 kV级 XLPE电缆广泛应用于送电系统中。时光流失，这些运行的XLPE电缆，有些已逐渐进入电缆及其附件预期寿命的中年期。国外早在20世纪60年代就开始了关于XLPE电缆绝缘弱点检出和老化检测技术的研究，至今仍在不断深入发展，积累了大量的测试与统计数据1。自1967年发现XLPE绝缘水树老化后，目前已确认它成为XLPE电缆老化的主要现象之一。但是对于水树枝的机理以及如何引起破坏原因，至今尚无法完全认识清楚2、3、4
7、。正因为如此，从众多故障中去寻找统计的规律，发现引起破坏的蛛丝马迹是人们非常乐意去做的事情。日本等不少国家从上世纪六十年代中期起，就按电压等级对XLPE电缆的绝缘事故率进行大量的调查，做过详尽的统计分析，并对XLPE电缆绝缘老化及相应的绝缘检测技术给予科学的管理，取得了许多成果。1.1 课题的背景及意义1.1.1 课题的背景国外早在上世纪60年代就开始了关于交联聚乙烯（以下简称XLPE）电缆绝缘弱点检测和老化检测技术的研究，积累了大量的测试与统计数据。自1967年发现XLPE绝缘水树老化以后，目前已确认它是XLPE电缆老化的主要现象之一。但是对于水树枝的机理以及如何引起破坏的原因，至今尚无法完
8、全认识清楚。正因为如此，从大量电缆绝缘老化故障中寻找出统计的规律，发现引起电缆损坏的原因是分析和解决绝缘老化现象的一种有效方法。日本等不少国家从上世纪六十年代中期起，就按电压等级对XLPE电缆的绝缘事故率进行大量的调查，做过详尽的统计分析，并对XLPE电缆绝缘老化及相应的绝缘检测技术给予科学的管理，取得了许多成果。1.1.2 课题研究的意义本课题研究目的在于建立一个XLPE电缆绝缘老化测试的数据库管理系统，收集我国XLPE电缆绝缘老化的测试数据，发现引起绝缘老化击穿的原因。其重要意义在于，通过数据库资料的大量积累，寻找出统计规律，从而为电缆产品的结构改造、材料应用的性能改进，提供有益的决策支持
9、。借鉴国外先进的科学技术管理经验，结合国内的电缆老化测试管理的实际情形，建立一个实验性的XLPE电缆老化测试数据库管理系统，是本课题研究要做的首要工作，这在我国电线电缆行业是一项创新，已经得到上海电缆研究所和中国管理科学学会的高度重视。通过本课题的研究和系统的开发，可以为我国XLPE电缆的使用寿命和可靠性指标，提供有益的统计数据，通过长期的数据积累，为我国XLPE电缆的结构改造和材料性能改进提供决策支持。1.2 国内外研究动态1.2.1 国外发展概况 据日本在19651995年共30年间，按电压等级统计电缆绝缘事故率，结果发现随着电压等级的提高，相应的电缆绝缘损坏率反而越低，对于110kV以上
10、电压等级的电缆，由于采用金属层径向防水构造，其每年每100 km电缆的损坏次数竟为0 ，（见表1）4。表1 日本 19651995年XLPE电缆绝缘损坏率统计电压级/KV每年每100 km电缆损坏次数每年每100个接头损坏次数每年每100个终端损坏次数220.1280.00300.0015660.0430.00320.004911000.00450日本在19771995年间66 kV XLPE电缆线路发生的绝缘损坏故障共计达82起，由电缆本身因水树绝缘损坏达12起,占绝缘故障损坏14.63%，而因电缆附件的损伤高达23起，其中因电缆质量，安装质量，环境质量及人为因素等造成电缆损坏较显著。其分布
11、状况统计数据如表25。表2 日本66kV级XLPE电缆线路绝缘损坏的分布次数绝缘损坏影响因素电 缆电缆附件水树12-浸水 -7外伤1015异物27半导体层突起2-界面空隙 -12形状不良 -11其它22以上仅是国外众多统计中的两个例子，借鉴国外技术管理的经验而开发的XLPE电缆绝缘老化测试的数据库管理系统，是利用多媒体技术将XLPE电缆绝缘材料放电测试试验中拍摄的树支化等老化图片，连同其测试条件、引起绝缘击穿的原因等信息一同存入数据库中，不但有利于测试资料的集中管理，也有利于行业之间的数据共享，而且还为各种树枝化等老化的图片和数据分析创造了良好的条件。对XLPE电缆绝缘老化及相应的绝缘检测技术
12、给予科学的管理，推进开展这一领域的调查研究，对于提高我国线缆行业的技术管理水平无疑是十分有意义的。1.2.2 国内研究现状XLPE电缆由于敷设容易、运行维护简便，现已是10220 kV供电电缆的主流。随着时间的推移，我国的高压XLPE电缆已逐渐进入电缆及其附件预期寿命的“中年期”。电力电缆系统在实际使用状况下，能够长时期可靠工作或因绝缘老化加速而缩减使用寿命是国内外电力管理部门十分关注的问题。据国内较早使用XLPE电缆的供电系统发生事故的统计报告所述：19952000年发生110 kV XLPE电缆绝缘击穿事故共11起，经分析是水树老化所致6。XLPE电缆是否都能够可靠运行至预期使用寿命还是个
13、有待研究的问题。另外，国内对于XLPE电缆的故障缺乏统一的管理，所以，即使在全国范围内坏了很多根电缆，但也是很难统计出电缆损坏的规律性的原因。1.3 XLPE电缆绝缘老化检测的相关理论 在一个绝缘系统中，老化因素可以使材料的特性产生不可逆转的改变，并可能影响到绝缘性能。从实际线路归纳XLPE电缆的老化原因和老化形态，一般认为局部放电、电树枝、水树的发生，是影响电缆及其附件绝缘性能降低的主要原因，且频度较高。（1） 局放检测和介质及半导电层中微孔检测统计，与局放相关的微孔尺寸、杂质界面气隙，绝缘与半导电层内外界面气隙的显微检测及计算统计是老化检测中极为重要的手段。用以计算有害气孔最大允许直径（2
14、a）的经验公式为： （1）式中：2a微孔直径，m；U施加电压，kV，为电缆额定电压的1-2/3倍；r0绝缘层内半径，mm；R0绝缘层外半径，mm。以不同的试验电压U和电缆结构尺寸（绝缘外半径R0、内半径r0）代入公式（1）可以计算不同孔径2a（m），其中a为有害气孔长轴半径。（2） 用以计算有害杂质允许尺寸的经验公式为： EcEmaxKTKnKf （2）式中，Ec为电树引发场强（=220KV/mm）；Emax为电缆最大运行场强；KT为温度补偿系数（1.11.2）；Kn为寿命换算系数（当寿命指数n=20时，Kn=1.87），Kf 为电场增加率（其值与杂质尖端曲率半径R，杂质椭圆长轴半径a有关）。
15、将检测统计的R、a数据代入的相关公式，可求出Kf，并将这些相关数据一并代入式（2），可求得相应的值，只要该值小于引发场强Ec就不会发生电树老化。（3） 水树加速老化试验检测,将浸水电缆进行水树加速老化试验后，水树（蝶结水树、半导电层突出喷射水树等）数目、水树长度与加压时间、温度、电压关系等相关数据存储在程序中，并根据电缆结构尺寸，可以统计分析电缆结构、电缆进水，对水树老化引发、成长影响相关信息资料，以评估老化寿命。（4） XLPE电缆的电压试验，采用威布尔分布进行数理统计和寿命评定，并进行整根电缆的工频耐压（击穿）试验，可以为综合评价电缆寿命提供数据。（5） XLPE电缆的长期老化试验（预鉴定试验），以CIGRE-WG21-03工作组在1.7U0下至少试验180个加热冷却循环，加压时间为一年。（6） 高压电缆的冲击击穿试验，用以评定高压电缆的冲击击穿水平。（7） 电树引发的场致发光法和氧化特征法的绝缘老化诊断新方法。前者由发光深度判断电树引
