车载乙丙橡胶电缆热老化及局部缺陷试验研究

作     者：朱少波 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周利军

授予年度：2018年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：车载电缆 乙丙橡胶 介电频谱 局部缺陷 局部放电 

摘      要：车载高压电缆是电力机车及高速列车重要的电力设备之一,用于承载车辆运行所需的电力传输工作。由于全国地域环境复杂多变,车载电缆运行环境较为恶劣,时常面临着电、热、机械、潮湿等外部因素的共同作用,导致其绝缘性能受到了极大考验。同时在电缆终端及附件的安装过程中,受到工艺以及人为因素的影响,电缆会存在局部缺陷,在这些微小缺陷中会产生局部放电并不断增大,长此以往会对绝缘造成破坏,严重影响了车载高压电缆的运行安全。本文根据车载电缆绝缘材料老化原理,设计了车载电缆试样加速热老化试验,制备了能用于实验室烘箱加速热老化试验及介电谱测试的车载电缆试样,搭建了电缆加速热老化试验平台及恒温测试系统,测试了电缆热老化试样的介电参数及机械参数,分析其介电性能及劣化状态。试验结果表明:在中高频段(1Hz000Hz)实部虚部曲线随老化时间的变化很小,而低频段(0.01HzHz),复介电常数虚部测试值随老化时间增加而大幅增大,实部曲线随老化时间的增加略有提升;在确定的老化温度下,随老化时间的增加,介电频谱呈增大趋势,在不同老化温度下,介电频谱随温度增大而增大,且低频段对老化时间及老化温度的敏感度更高。老化时间对tanδ积分值的影响存在正相关的函数关系,老化温度上升会加速tanδ积分值随老化时间增大而增大的过程。老化时间与老化温度对电缆绝缘材料的作用符合时温等效原理。测试电压的变化对车载电缆试样的介电谱测试无太大影响,但是当电缆受到其他劣化因素的综合影响后,其介电谱低频测试值会稍有变化。测试温度对电缆试样复介电常数虚部的影响规律可分解为沿坐标轴横向(随测试温度升高,复介电常数虚部曲线向高频方向移动)和坐标轴纵向(对于同一测试频率,随测试温度升高,复介电常数虚部测试值增大)的综合作用。本文还基于现场车载电缆运行故障,制备了含有刀痕、电极、气隙三种典型缺陷的车载电缆试样进行局部放电试验研究,给出了各缺陷试样的局部放电谱图及相关特征值,研究表明:存在典型缺陷电缆的局部放电比正常电缆的局部放电更加剧烈,其放电规律与缺陷类型有关。存在缺陷电缆的局部放电量的增大和发展必然会导致车载乙丙橡胶电缆绝缘性能的降低,从而影响车载电缆的可靠运行。