1、本科毕业论文（20 届）电缆产品绝缘性能检测方法综述所在学院 专业班级 电气工程及其自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 哈尔滨理工大学学士学位论文I基于电缆产品绝缘性能的检测方法摘要随着国家城市的发展，电子类产品的无限增加，电线电缆的使用也越来越多，而如今的电线电缆质量问题值得让我们思考。本文首先从对电线电缆的供电优势出发，从而引出电线电缆检测的项目及方法。本文通过介绍电线电缆的检测，来对电线电缆的绝缘性能进行介绍。本文从电缆的电气性能出发，依次介绍了绝缘材料的电导，电阻率，介质极化，介质损耗因数，介电常数，局部放电。本文通过对以上试验的试验方法的介绍和对比，从而写出各个
2、试验的优缺点。通过了解电缆检测的国家标准，对电缆产品的绝缘性能、机械性能和绝缘材料其他通用试验进行介绍。其次，本文从介电谱的发展史出发，通过对介电谱的方法特点和介电谱的五种测量方法来深入了解介电谱。通过对宽频介电谱相关测试技术和实验过程总结出电缆的绝缘性能。由于宽频介电谱仪的特殊性，本文对其的软硬件组合部件和测试原理进行了介绍。从而对应用于电缆绝缘材料的绝缘性能进行可行性分析。关键词：电缆；绝缘性能；电缆质量；检测方法；介电谱哈尔滨理工大学学士学位论文IIReview on the insulation performance test methods of Cable productsAbs
3、tractWith the development of national urban and electronic products increased indefinitely, the use of wire and cable is also more and more in todays wire and cable quality problems worth our thinking. The first advantage of the power supply wire and cable, which leads to the wire and cable testing
4、items and methods. This paper introduces the detection of wire and cable to the wire and cable insulation performance are described. Departure from the cables electrical performance, followed by introduction of the insulating material of conductivity, resistivity, dielectric polarization, dielectric
5、 loss factor, dielectric constant, partial discharge. In this paper, the introduction and comparison of test methods of the above tests, in order to write the advantages and disadvantages of each test. Understanding of the national standards of cable testing, cable insulation properties, mechanical
6、properties and other insulating materials common test is introduced. Secondly, starting from the history of the development of dielectric spectroscopy, dielectric spectroscopy to gain insight into the dielectric spectroscopy method characteristics and the dielectric spectra of five methods of measur
7、ement. Cable insulation performance is summed up by Broadband Dielectric Spectroscopy of testing techniques and experiment. Due to the particularity of the broadband dielectric spectrometer, this article its combination of hardware and software components and test principle was introduced. Thus appl
8、ied to the cable insulation material insulation properties to conduct a feasibility analysis.哈尔滨理工大学学士学位论文IIIIKey words: cable;cable insulation performance;quality;testing method; dielectric spectrum哈尔滨理工大学学士学位论文III目录摘要 .IAbstract.II第一章 绪论 .11.1 课题研究背景 .11.2 电缆供电的优缺点 .11.3 电缆产品检测技术领域国内外研究现状及发展趋势 .21
9、.4 本文主要内容 .3第二章 电线电缆的检测 .42.1 电线电缆的检测简介 .42.2 电线电缆基本电气性能 .42.2.1 电导、电阻率 .42.2.2 介质极化 .52.2.3 介电常数和介质损耗因数 .62.2.4 介电强度 .82.2.5 局部放电 .102.3 电缆产品绝缘性能检测方法 .112.3.1 检测项目及仪器设备要求 .112.3.2 绝缘电阻和电阻率的测试 .122.3.3 电容及损耗因数的测试 .182.3.4 机械性能试验 .202.4 电缆绝缘材料其他通用试验 .212.5 本章小结 .23第三章 介电谱技术在电缆产品绝缘性能综合检测中的应用原理 .243.1
10、介电谱 .243.1.1 概述 .243.1.2 介电谱的方法特点 .253.2 介电谱测量方法 .263.2.1 自动平衡电桥法 .263.2.2 不平衡电桥 .263.2.3 相位比较法 .283.2.4 傅立叶变换法 .293.2.5 热刺激电流法 .293.3 电缆绝缘性能的介电谱 .293.3.1 宽频介电谱相关测试技术 .293.3.2 实验过程 .31哈尔滨理工大学学士学位论文IV3.4 宽频介电谱仪的介绍 .343.5 宽频介电谱仪的测试原理 .363.6 电缆 水树的判定 .383.7 本章小结 .38结论 .41致谢 .42参 考文献 .43附录 A .44哈尔滨理工大学学
11、士学位论文- 1 -第一章 绪论1.1 课题研究背景随着时代的发展，企业的进步，城乡的扩建，电缆已经成为人们生活中不可缺少的一部分。城市中随处可见的电缆，也越发的让我们去深思其的安全问题。由于电线电缆已经成为国民经济各部门不可缺少的重要配套产品，所以国家对电线电缆的质量做出了严格的标准，也就是人们所称的国标。但由于国内电线电缆生产厂家较多，目前国内电线电缆的质量水平明显低于国外，且劣质的电线电缆充斥市场。由于电线电缆引发的问题，也越来越多。机器的坏损，南方输电的中断等事故，也越发严重。对于国内的检测机构对国内某些地区市场上销售的电线电缆的调查抽样检测来看，国内电线电缆的形式不容乐观。在市面上的
12、很多产品，即使通过 IS09000 认证的电线电缆生产企业，其电线电缆的合格率也仅有 90%左右。对于其他的那些较小的没有通过认证的生产企业，其电线电缆的合格率不及 30%。据某质检机构的调查报告，市场上电线电缆专营店所销售的电线电缆合格率在 70%左右，而市场上规模较小的五金交电经营店，其所销售的电线电缆的合格率基本上都在 10%以下，还有一些销售店铺的电线电缆甚至 100%不合格。这些不合格的电线电缆给人们的生活和安全带来严重的安全隐患 1。因此，国家对电线电缆从生产到应用和检验都制定了详细的标准。国家对电线电缆的生产企业强制实行了国家 CCC 认证，并对国内的电线电缆厂进行整顿。但在整顿
13、之后，仍有很多企业在私下生产不合格电线电缆。从而国家对国内的电线电缆的检测问题进行了调整。国家标准对电缆的检验项目有详细的说明，其中包括方面主要有电性能、机械性能、阻燃性能等。目前国内开展有电缆检测项目的质检机构，基本上都开展有电线电缆的检测项目。例如武汉产品质量监督检验所而言，对电缆的检测主要是电性能方面。并且对电线电缆的绝缘性能的检测也极为重要。电性能的实验主要包括绝缘电阻试验、导体直流电阻试验、工频耐压试验、冲击电压试验等。并且对电线电缆的绝缘性能的检测也极为重要。而在这些检测项目中，电性能试验中的直流电阻和绝缘电阻不合格率较高。另外在外形尺寸和标志的不合格率也很高。1.2 电缆供电的优
14、缺点与传统的架空线供电相比，电缆供电有一系列优点，大体归纳为以下 2：(1)由于电缆线路直接敷设于地下，除电缆分接箱和户外终端部分外，哈尔滨理工大学学士学位论文- 2 -不受外界恶劣气候环境的影响。而架空线易受自然灾害造成断线、断路或其它故障。(2)可避免外力直接破坏，如交通事故撞击，建筑棚架倒塌，鸟害或风筝引发的高压放电，电路器材被窃或战争损害。(3)减少人身触电事故，架空线大都敞露于地面之上，而电力电缆仅有若干个地点突出于地面。(4)节省地面上的占地面积，架空线需有走廊，其占地面积大且较平直，走向与城市道路方向不相符，使城市建筑布局困难，而且架空线下方不允许搭建建筑物，但电缆输电可以躲开建
15、筑物减少占地面积。(5)有利于提高功率因数，电缆芯线与其外面的接地屏蔽层构成一个电容器。这就相当于每相加进无功补偿电容器，容性电流分量将部分补偿线路上感性无功电流分量，使总电流幅值降低。(6)电缆供电可以直接深入负荷中心，对于负荷密集地区，可以减少供电半径，减少线损，提高供电质量。(7)容易大幅度提高馈电线路的供电能力，一条电缆通道通常可以容纳多条电力电缆，需要增加馈电容量时，可在电缆沟或电缆通道内多加电缆，施工简单，施工过程无需长时间停电。(8)维护工作量减轻和保密性强，电缆敷设于地下，正常时一般不需维护，避免人为破坏。与此同时，电缆供电也存在不足之处：(1)电缆的结构设计、制造材料、工艺流
16、程以及设备安装维护都比较严格，成品造价比较高。(2)线路不方便变更，电缆线路因长期埋于地下，会产生自然定形，其外护套会受到腐蚀，一般不宜移动，这就要求电缆在敷设之前须有长远规划，线路不宜再更改，必要时利用电缆分接箱留出备用分接头。(3)故障点的测寻和修复比较困难，虽然有专用检测仪器。但使用起来也比较麻烦，修复困难。(4)电缆附件如中继接头和终端接头的绝缘强度、防水密封、安装工艺要求高，所以现场施工操作人员需具备一定的专业水准。综上所述，电缆取代传统架空线可以做到小型化、低噪音、自动化、无油化、低损耗、智能化、高可靠性和环保性。随着电缆工艺的进一步发展，电缆的使用费用也将逐步得到改善，维护和检测
17、技术也将会得到进一步提高。1.3 电缆产品检测技术领域国内外研究现状及发展趋势自 1944 年美国铺设第一根 3kV 交联聚乙烯绝缘电缆以来，XLPE 电缆因其性能优良、工艺简单、安装方便、输送容量大、适应多种场合和运行维护简单而在世界范围内得以广泛应用 3。哈尔滨理工大学学士学位论文- 3 -高压 XLPE 电缆的发展历史并不长，1960 年在美国才开始交联聚乙烯电缆的制造技术。该技术一问世，立即传入了欧洲和日本，此后 XLPE 电缆在美国、欧洲和日本开始逐渐成熟。由于日本 XLPE 电缆自 1960 年以后，发展速度最快，并形成了自己的体系。而在中国，1897 年 3 月，中国第一根地下电
18、力电缆在上海投进使用，当年使用的那条 2700 米长橡皮尽缘铅包护套的照明电缆是进口产品。直到 1939 年在昆明才生产出首根国产电缆。1949 年以前，电线电缆行业发展缓慢。直到 1949 年新中国成立后，我国的电线电缆行业才得到飞速发展。“一五”计划时期电线电缆行业开始有计划地健康发展。1953 年机械部直属电线电缆厂有昆明、沈阳、天津、上海、湘潭和哈尔滨等 6 家。与此同时，国家对迅速发展中的私营电线厂逐步进行社会主义改造，并针对当时产品重复、工艺落后、质量低劣的现象采取整顿措施。为了开展科研、工艺设计、工艺装备设计三结合的科研设计工作，1957 年 10 月在上海组建了上海电缆研究设计
19、试冬从事电线电缆产品的研究设计、新材料新工艺研究、电缆厂工艺设计、电缆专用设备设计及成套设备选型定型工作，并作为部局技术后方和电线电缆产业的情报中心。中国十一届三中全会的召开和第六个五年计划的实施，使电缆行业职工积极性又重新出现高涨局面。1979 年中心提出“调整、改革、整顿、进步”的方针以后，我国基建规模大幅度压缩，电线电缆需要量随之下降，但随着家用电器产业的发展，部分产品如细漆包线需求激增。于是检验电缆的质量成为重中之重，各大电缆检验所陆续形成，武汉，江苏，福建，四川等各地。也因此电缆行业得到的有效的管理和运营。而后，国内外的电缆行业得到飞速发展。1980 年，稀土铝合金导线在武汉电缆厂生
20、产制造；1983 年，英国电信公司首次正式应用了 8 芯单模光纤的光缆线路。1985 年，日本建设贯通全国的光缆线路网。1986 年，英国-比利时建成第一条海底光缆线路。1995 年，美国超导公司建成首条30m 长的高温超导电缆线路。1999 年，日本建设交流 1000KV、8 分裂架空线网。2002 年，日本完成一组 100m、66KV/1KA 的平行三芯超导电缆试验系统；2003 年又完成 500m，77KV/1KA 的高温超导电缆试验。2004 年，中国北京英钠超导技术有限公司研制的 30m、35KV、2KA 高温超导电缆，在云南普吉变电站并网试运行。2006 年，美国超导公司研制出 6
21、00m、3 相、138KV、2.4KA 的冷绝缘高温超导电缆开通运行。2007 年，中国开始建设800KV 直流架空输电线网。如此看来光通信电缆和超导电缆已经成为以后电缆发展的趋势。所以国内的电缆企业的生产水平有待提高。而经过了解，如今的半导体导热电缆也成为国内的发展趋势。然而这种电缆的国家标准还没有成型，只有企业标准。而且此种电缆的制造水平高，有技术的企业少，也成为减缓该种哈尔滨理工大学学士学位论文- 4 -电缆发展的重要问题。1.4 本文主要内容本文通过对电缆国家标准的学习，进一步介绍和研究电缆绝缘性能检测的项目及方法。通过了解检测方法和仪器，从而进一步的了解国家电缆的绝缘性能指标。其次本文通过对介电谱方法的了解学习，讨论介电谱对电线电缆的可行性。
