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船用乙丙橡胶电缆在线监测及热寿命评估研究
| 论文题名： | 船用乙丙橡胶电缆在线监测及热寿命评估研究 |
| 关键词： | 乙丙橡胶电缆;热老化;在线监测;线芯温度;寿命评估;船舶电气系统 |
| 摘要： | 船用电力电缆在船舶电气系统中担负着输送电能的重要作用，其绝缘状态直接影响着整个电气设备的安全运行。船用电力电缆的敷设环境复杂，影响绝缘材料的老化因素较多，其中以温度占主导因素的热老化是导致船用电力电缆寿命缩短甚至失效的关键。为保证电缆能够安全稳定运行，有必要对电缆运行状态下的热老化寿命进行研究。目前对电缆热寿命的研究多以实验室高温加速老化为手段，建立寿命模型以外推电缆额定温度下的使用寿命，而对加速试验数据及寿命模型缺少可靠性验证。另外，电缆正常老化工作温度一般低于其额定运行温度，在额定温度下的寿命评估过于保守，若结合电缆现场运行参数确定其正常老化工作温度，则可提高电缆热寿命评估的准确性。 针对上述问题，本文以船用乙丙橡胶绝缘电缆为研究对象，采用实验室加速试验与现场运行测量相结合的方法进行热寿命评估研究。首先，针对乙丙橡胶绝缘电缆开展了实验室加速热老化试验，根据试验数据建立了断裂伸长率与老化时间的关系函数，分析了断裂伸长率受加速老化温度及老化时间的影响规律。针对试验数据进行了方差计算，建立了乙丙橡胶电缆基于Arrhenius公式的加速热寿命模型。对试验数据进行了统计检验，验证了利用该数据建立的热寿命模型的有效性和可靠性，为乙丙电缆的热老化寿命分析提供依据。其次，设计了一套电缆在线监测系统，对电缆运行状态下的参数进行测量。采用C8051F340单片机，选用铂热电阻温度传感器和DFH17系列霍尔电流传感器进行现场参数采集;设计了温度及电流信号预处理电路，经单片机AD转换后在HS12864液晶上实时显示;设计了按键电路和报警电路，并利用CH375芯片读写程序完成U盘的数据存储。通过对硬件和软件的详细设计，实现了电缆电流及表皮温度的监测功能。最后，建立了乙丙电缆等效热路模型，在实验室模拟乙丙电缆现场运行状态，测量其电流及表皮温度，结合表皮到线芯的温升确定了电缆运行线芯温度，并以此作为乙丙电缆的老化工作温度。由实验最终确定的乙丙电缆老化寿命与船用橡胶电缆的实际寿命接近，亦满足电力电缆行业30～50年的寿命设计要求。 本文采用加速热老化试验与现场运行测量相结合的方法，可以方便可靠的对船用乙丙绝缘电缆的热老化寿命进行评估。该方法可以为运行中的船用橡胶电缆预防性更换提供理论依据。 |
| 作者： | 李文文 |
| 专业： | 电工理论与新技术 |
| 导师： | 李国锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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