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交联聚乙烯电力电缆故障分析与定位技术研究

作　者: 晏松
导　师: 梁小冰
学　校: 广西大学
专　业: 高电压与绝缘技术
关键词: 交联聚乙烯电力电缆故障定位技术 GPS VB
分类号: TM247
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 272次
引　用: 3次
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内容摘要

交联聚乙烯电力电缆以其优越的电气绝缘性能得到了广泛应用，因此针对交联聚乙烯绝缘材料的特点，有必要分析其故障现象及成因。由于电力电缆多数埋于地下使用，一旦发生绝缘故障，很难较快地寻测出准确的故障位置，那么准确、迅速、经济地查找出故障点位置就很重要。本文对交联聚乙烯电力电缆故障现象进行分析并指出了新的故障成因。通过对目前国内外各种定位方法比较研究，总结得出了它们的优缺点和适用范围。基于GPS全球定位系统和行波定位理论，本文讨论分析了通过在线采集电力电缆两端行波浪涌信息的双端量故障定位方法。首先根据交联聚乙烯绝缘材料的特点选定电缆结构参数，通过分析故障情况下暂态电磁波在电力电缆中传输的波过程，推导出双端量故障定位方法的数学模型。然后使用PSCAD／EMTDC仿真工具搭建了交联聚乙烯电力电缆空载和末端短路两个试验模型，通过改变电缆结构参数和线路长度来分析各种情况下的仿真波形特点。在此基础之上，搭建了双端量故障定位试验系统模型，对金属性故障、低阻故障、高阻故障进行仿真分析。改变线路参数和故障位置可以得到不同的仿真波形，对波形进行分析可以计算出故障距离并总结出故障暂态电磁波在电缆中传输的特点和规律。对在电缆故障中占比例较大的高阻故障，重点进行比较分析。故障定位软件采用VB程序语言为开发工具，采样数据库文件采用TXT文件格式。用户可以通过简明的软件界面，调用数据文件，在计算机上实现故障距离自动计算。本文得出的结论如下：(1)验证了故障暂态电磁波在电缆中的传输速度只与绝缘材料有关，与导体半径无关；(2)故障暂态行波在电缆中衰减变形成指数规律，波形的衰减程度与线路长度成正比关系，与导体直径成反比关系；(3)与传统离线定位技术相比，双端量故障定位技术适用于各种故障类型，能够实现快速定位，定位误差小，消除了测量盲区；(4)开发的故障定位软件能够对采样数据库文件进行自动处理并给出正确的计算结果。与运用波形分析的方法人工计算得出的结果进行相互比较，能够使故障定位更准确。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-25
  1.1 引言  11-12
  1.2 交联聚乙烯电力电缆故障分析  12-16
    1.2.1 交联聚乙烯电力电缆绝缘老化机理  12-13
    1.2.2 交联聚乙烯电力电缆故障原因  13-14
    1.2.3 交联聚乙烯电力电缆故障分类  14-16
  1.3 国内外电力电缆定位技术研究现状  16-23
    1.3.1 离线定位方式  16-22
      1.3.1.1 电桥法  16-17
      1.3.1.2 低压脉冲法  17-18
      1.3.1.3 直流高压闪络法  18-20
      1.3.1.4 冲击高压闪络法  20-21
      1.3.1.5 二次脉冲法  21-22
      1.3.1.6 离线定位法小结  22
    1.3.2 在线定位方式  22-23
  1.4 总结  23
  1.5 本文的主要工作  23-25
第二章电力电缆行波定位原理  25-33
  2.1 引言  25
  2.2 传输线理论  25-26
    2.2.1 均匀传输线  25
    2.2.2 传输线分布参数  25-26
    2.2.3 传输线分布参数等值电路  26
  2.3 电力电缆的波速度与波阻抗  26-28
    2.3.1 波速度  26-27
    2.3.2 波阻抗  27-28
  2.4 行波的反射与透射现象  28-29
  2.5 行波的反射系数  29
  2.6 行波的透射系数  29-30
  2.7 传输线路的波动方程  30-32
  2.8 总结  32-33
第三章基于GPS和双端量的电力电缆故障定位原理  33-36
  3.1 引言  33
  3.2 双端量故障定位原理  33-35
    3.2.1 交联聚乙烯电力电缆线路故障后的行波源  33
    3.2.2 行波的传播  33-34
    3.2.3 故障距离的计算  34-35
  3.3 定位误差分析  35
  3.4 总结  35-36
第四章交联聚乙烯电力电缆空载和短路试验  36-47
  4.1 引言  36
  4.2 仿真模型  36-37
  4.3 仿真结果及其分析  37-46
    4.3.1 空载试验  37-41
      4.3.1.1 电缆导体半径固定(0.022m),电缆长度对行波传输影响  37-40
      4.3.1.2 电缆导体半径变为0.0104m时行波传播波形变化分析  40-41
    4.3.2 短路试验  41-46
      4.3.2.1 电缆导体半径是0.022m时行波传播波形变化分析  41-43
      4.3.2.2 电缆导体半径变为0.0104m时行波传播波形变化分析  43-46
  4.4 总结  46-47
第五章基于GPS和双端量的电力电缆故障定位技术仿真分析  47-72
  5.1 引言  47
  5.2 仿真模型  47-48
  5.3 仿真结果及分析  48-71
    5.3.1 电缆长度10km,故障点至首端7km仿真分析  48-64
      5.3.1.1 短路故障  48-51
      5.3.1.2 低阻故障  51-58
      5.3.1.3 高阻故障  58-64
      5.3.1.4 小结  64
    5.3.2 电缆长度10km,故障点在中间(5km),高阻故障(1000Ω)仿真分析  64-65
    5.3.3 电缆长度10km,故障点在末端1m处,高阻故障(1000Ω)仿真分析  65-67
    5.3.4 电缆长度增加到50km各种故障情况下的仿真分析  67-71
      5.3.4.1 故障点距首端35km,短路故障(0.01Ω)仿真分析  67-68
      5.3.4.2 故障点在中间(25km),低阻故障(100Ω)仿真分析  68-69
      5.3.4.3 故障点在首端(5m),高阻故障(1000Ω)仿真分析  69-70
      5.3.4.4 小结  70-71
  5.4 总结  71-72
第6章软件开发与应用  72-78
  6.1 引言  72
  6.2 软件的开发  72-75
    6.2.1 选择软件开发程序设计工具  72
    6.2.2 计算程序编制  72-74
    6.2.3 软件界面设计  74-75
  6.3 软件的应用  75-77
  6.4 总结  77-78
第七章结论与展望  78-80
  7.1 本文的研究内容  78
  7.2 结论  78-79
  7.3 对今后研究工作的展望  79-80
    7.3.1 有待于进一步展开的工作  79
    7.3.2 基于GPS和双端量的电力电缆故障定位技术应用前景  79-80
参考文献  80-83
致谢  83-84
在学期间发表的学术论文与研究成果  84

交联聚乙烯电力电缆故障分析与定位技术研究

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