大截面XLPE电力电缆导体交流电阻的测量及影响因素研究

作     者：王鑫 

作者单位：陕西理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李欢;邓显波

授予年度：2023年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：交联聚乙烯 电力电缆 电测法 交流电阻 

摘      要：近年来,随着电力工业的飞速发展,电力市场对电力电缆的需求也在不断增加,这就要求电力电缆必须具备更高的绝缘性和可靠性,以满足日益增长的需求。交联聚乙烯(Cross-linked polyethylene,XLPE)电力电缆凭借其出色的电气和理化性能,成为现代电力传输电缆的首选,已经是电力行业中不可或缺的一部分,尤其在城市输配电网络入地工程中的应用更是不可替代。XLPE电缆导体的交流电阻是影响其载流能力和额外损耗的主要因素。对于导体交流电阻的测量,特别是具有大截面XLPE电缆导体的交流电阻测量,目前尚缺乏深入的研究和统一的标准。因此,开展对大截面XLPE电缆导体交流电阻的精确测量以及研究生产工艺对交流电阻值的影响对于导体生产工艺的改进、相关标准的制定以及实际工程选型具有非常重要的意义。本文针对四个电缆生产厂家试制的,电压等级为110 k V,导体截面积为1000、1200、1600、2000、2500 mm五种规格共22个XLPE电缆样本开展研究,采取电测法进行交流电阻测量。为了减小测量电流波动带来的导体温升对测量结果的影响,分别选择100、200、300、400、500 A作为基准测试电流,结果表明当测试电流幅值为200 A时,电流波动所引发的导体温升不超过0.02℃,既满足测量精度的要求,也满足测量时长的要求。施加200 A的测量电流,在40、50、60、70、80、90℃六个温度下对22个样本开展测量,得到了不同截面XLPE电缆导体的交流电阻值与测量温度的关系,进而推导出大截面电缆导体交流电阻值的温度换算系数α以及α与导体截面积的定量关系。与此同时,通过对比22个样本的测量结果,发现导体的紧压系数、导体中单线根数、导体绞合方向、导体内部结构等生产工艺因素会对交流电阻阻值产生影响。为了进一步验证上述生产工艺因素对交流电阻的影响,得到相应的改进措施,实现优化电缆导体生产工艺的目的,对工程中最常用的800 mm和1600 mm两种截面的XLPE电缆导体开展交流电阻测量。结果表明,在800 mm的XLPE电缆中,采用分割导体可以显著降低交流电阻,其降低幅度约为7.5%。采用同向绞合可降低交流电阻值约3.0%;通过提升紧压系数和增加单线根数可以降低导体的交流电阻,其降低幅度约1.3%。对于1600 mm的XLPE电缆导体,采用漆包单线可降低交流电阻值约9.1%,氧化单线可降低交流电阻值约2.8%;异向绞合可降低交流电阻值约3.9%。在此基础上,考虑实际生产工艺的成熟性及经济性,提出了优化电缆导体生产工艺的具体措施。