交联聚乙烯电力电缆电树枝生长的混沌特性分析.pdfVIP

2009．12．14—16中国北京 交联聚乙烯电力电缆电树枝生长的混沌特性分析 周涑刘玲 廖瑞金杨丽君 (输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆400044) of Chaotic electricaltrees inXLPEcable analysis development Zhou Quan，LiuLing，LiaoRuijin，YangLijun ofPower Transmission andNew (StateKeyLaboratory EquipmentSystemSecurity Technology(ChongqingUniversity)，ShapingbaDistrict,Chongqing400044，China) 摘要：采用实际的XLPE电缆作为试验样品，以针尖模拟电场应力的集中，开展了工频12k、，~21kV 电压和常温到70C下的电树枝化试验；引入了混沌理论分析电树枝生长的过程，结合XLPE电缆电 树枝化击穿特性和电树枝在电缆不同截面的结果分析了电树枝存在混沌特性的证据，并以电树枝局 部放电单位时间内的最大放电量和总放电量作为分析对象，结合电树枝的生长的物理机理，分析了 电树枝生长的混沌特征。结果显示XLPE电缆电树枝的生长过程具有确定性混沌特性，电树枝混沌 特征的最大Lyapunov指数和关联分形维数值表现出随树枝分形维数的增大而减小的趋势。 关键词：XLPE电缆；电树枝；局部放电；混沌；分形维 1 引言 交联聚乙烯(XLPE)电力电缆由于其优越的绝缘性能在交流高压电力网中得到了广泛应用。运行 经验表明Il J，XLPE电缆在电、热、机械和环境(水)等应力的长期作用下，会形成水树枝或局部弱 区击穿，进而形成树枝状放电破坏通道，电树枝化产生以后很快就会发生完全或不完全的击穿【1。21， 因此电树枝化是制约XLPE电力电缆运行安全性和寿命的核心问题。 局部放电与电树枝生长过程密切相关，研究者们对电树枝产生局部放电的相位分布模式(PRPD) 特征【3捌、单个波形特征【7-8J、趋势特征州和连续脉冲间的时间差(ITD)特征‘101等进行了大量研究， 期待找到合适的局部放电特征量，为电树枝的诊断服务，但是通常这些特征量缺乏相应物理机理的 支撑。有研究[11-12]分析认为电树枝的生长符合确定性混沌形成的条件，采用电树枝单位时间内局部 放电次数(放电重复率)发展趋势作为观测对象，初步论证了电树枝生长的混沌特性；也有研究【131 将连续的局部放电脉冲间的时间、电压、和幅值差进行标准化后进行混沌分析，并认为它们的混沌 特征可应用于XLPE电缆附件电树枝化的诊断。因此，有必要更深入的研究电树枝生长的混沌特性， 以便更深入的了解电树枝生长的物理机理和找到能有效诊断电树枝的局部放电特征量。 本文采用实际的XLPE电缆作为试验样品，以针尖模拟电场应力的集中，在不同的电压和温度 下得到了6个电树枝样品，引入了混沌理论分析电树枝生长的过程，，结合XLPE电缆电树枝化击穿 特性和电树枝在电缆不同截面的结果分析了电树枝存在混沌特性的可能，并以电树枝局部放电单位 时间内的最大放电量和总放电量作为分析对象，结合电树枝的生长的物理机理，分析了电树枝生长 的混沌特征。 2混沌理论的基本原理与分析方法 2．1相空间重构 在许多自然科学和工程技术等领域，人们往往容易获得的是研究对象的时间序列，传统的做法 是直接从这个序列去形式地分析它的时间演变。但由于时间序列是许多物理因子相互作用的综合反 映，它蕴藏着参与运动的全部变量的痕迹，因而我们必须把该时间序列扩展到三维甚至更高维的相 “ 中国电机工程学会测试技术及仪表专委会 2009年度电力行业高压测试及电气测量技术研讨会 空间去，才能把时间序列中的信息充分地显露出来，即时间序列的相空间重构。