161 kV 交連PE地下電纜老化問題之研究｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	鍾慶茂 CHIANG-MAO CHUNG
論文名稱：	161 kV 交連PE地下電纜老化問題之研究 A Study of Aging Problems in 161 kV XLPE Underground Cables
指導教授：	蕭弘清 Horng-Ching Hsiao
口試委員:	王順源 Shun-Yuan Wang 辜志承 Jyh-Cherng Gu
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	電資學院 - 電機工程系 Department of Electrical Engineering
論文出版年：	2005
畢業學年度：	93
語文別：	中文
論文頁數：	132
中文關鍵詞：	地下電纜、老化
外文關鍵詞：	161 kV XLPE, Underground Cables Aging
相關次數：	點閱：444 下載：4
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上一筆

由於國內經濟快速成長，對電力的需求不斷增加，台電原有的69 kV供電設施已不敷使用，必須全面改用161 kV供電系統俾擴大饋線供電容量及供電品質；且因為對都市景觀、電力品質及供電的穩定性等要求，架空輸電線路地下化乃成為未來供電業亟待解決之課題。
目前作為161 kV地下電纜絕緣材料大多數均為低密度交連聚乙烯(簡稱XLPE)，因其具有良好的電氣特性、機械特性和可撓性，且耐臭氧腐蝕及抗化學藥劑等亦相當優異，是當今世界上公認為161 kV地下電纜最佳絕緣材料。雖然地下電纜的壽命在正常電場強度和常溫環境中可使用三十年以上；但卻常因老化問題或施工不當而大幅降低其使用壽命，成為急待解決之技術問題。
本論文係針對161 kV 交連PE電纜的構造特性與老化問題進行研討，並藉由長時間循環老化試驗的各項結果，將電纜線路發生老化的原因和演變過程作有系統的分析，最後找出各種老化的形態與診斷技術，可作為進一步線上即時偵測技術研發之參考。

Due to the fast growth of domestic economy, the power demand has been continuously increasing, So that, the capacity of Taiwan Power Company (TPC) existing 69 kV power supply system has not be sufficient to meet current demand, TPC is forced to upgrade the distribution power system to the upper level of 161 kV system completely for higher capacity of feeder cable and higher quality of power supply. Besides, in pursuit of nice city outlook, good power quality and reliable power supply system, the implementation of underground cabling project to replace existed overhead transmission lines will be a bruning issue for TPC.
Currently, the material to be used on 161 kV underground system is the cross-linked polyethylene (XLPE). The material is inherent with good electric and mechanic performances, high flexibility, and anti-corrosions both on ozone and chemic, etc. It also has been verified as the best insulation material for 161 kV underground cable. Generally speaking, the lifetime of the underground cable can be used more than 30 years under the conditions of normal ambient temperature and electrical field., however, the lifetime can be reduced because of improper construction or aging problem is a critical matter needs to be solved as well.
The thesis mainly focuses on the studies of the physical configuration and aging phenomena of 161 kV XLPE cable, through the various results of long term cycled aging test, it makes possible to analyze the root causes systematically and evolutionary changes and finally identifies all different types of aging phenomena and diagnosis techniques for further research of on-line detection.

中文摘要--I
英文摘要--II
誌　　謝--III
目　　錄--IV
圖 索 引--VIII
表 索 引--IX
第一章 緒論--1
1.1 研究背景及動機--1
1.2 研究目的--1
1.3 研究方法和架構--2
1.4 研究範圍與限制--3
1.5 本研究貢獻--3
第二章 161 kV交連PE電力電纜的構造與特性--5
2.1 161 kV交連PE電力電纜的構造與功能--5
2.2 電力電纜的導體特性--8
2.2.1 導體直流與交流電阻--8
2.2.2 集膚效應--9
2.2.3 近接效應--11
2.3 電力電纜絕緣體特性--12
2.3.1 電場強度--12
2.3.2 局部放電--14
2.4 電力電纜製程潔淨度管制--14
第三章 161 kV 交連PE地下電纜長期循環老化試驗--16
3.1 前言--16
3.2 試驗的項目和其規定值--17
3.3  365天循環老化試驗工作時程--18
3.4 試驗工作內容--19
3.5 試驗電纜和老化試驗設備--19
3.6 循環老化試驗設備接線圖及線路配置--21
3.7 長期循環老化前的試驗數據--24
3.8  365天長期循環老化試驗後線路試樣各項試驗記錄--30
3.9 長期循環老化試驗結論--42
第四章 161 kV交連PE地下電力電纜的各種損失--43
4.1 概述--43
4.2 電力電纜的導體損失--43
4.3 電力電纜的介質損失--44
4.4 電力電纜的金屬被套損失--45
4.5 電力電纜的局部放電損失--46
4.5.1 局部放電的產生--46
4.5.2 局部放電產生順序的分析--46
4.5.3 局部放電的等效電路與放電能量--47
4.5.4 電纜試樣崩潰試驗後的雜質檢查--49
4.6 電力損失與電纜老化的關係--50
第五章 161 kV交連PE地下電纜線路的諸熱阻抗--51
5.1 概述--51
5.2 電力電纜絕緣層的熱阻抗--51
5.3 電力電纜充墊物的熱阻抗--52
5.4 電力電纜防蝕層外被覆的熱阻抗--53
5.5 電力電纜表面的散熱阻抗--53
5.6 管路與土壤的熱阻抗--56
5.7 地下電纜管線的全熱阻抗--58
5.8 地下電纜線路的容許電流量--58
5.9 實際地下電纜線路案例之各種損失、熱阻抗、送電電流等演算與驗証--59
5.10 諸熱阻抗與電纜老化的關係--67
第六章 161 kV交連PE電力電纜的老化分類和改善對策及診斷方法--69
6.1 電力電纜的絕緣老化原因與形態--69
6.2 電力電纜的水樹老化起因與形態--71
6.2.1 水樹老化的起因--71
6.2.2 水樹老化的形態--71
6.2.3 水樹老化的改善對策--72
6.3 電力電纜的電樹老化起因與形態--73
6.3.1 電樹老化的起因--73
6.3.2 電樹老化的形態--73
6.3.3 電樹老化的改善對策--74
6.4 電力電纜的熱老化起因與形態--75
6.4.1 熱老化的起因--75
6.4.2 熱老化的形態--75
6.4.3 電纜線路的總熱路分析--76
6.4.4 熱老化的改善對策--79
6.5 電力電纜的老化診斷方法--79
6.5.1 耐電壓試驗法--79
6.5.2 取樣法--80
6.5.3 氧化特徵法--80
6.5.4 場致發光測試法--81
6.5.5 局部放電檢測法--81
第七章 結論與未來研究方向--84
7.1 結論--84
7.2 未來研究方向--87
參考文獻--88
作者簡介--90
授權書--91
附錄一 集膚效應F係數--93
附錄二 近接效應G係數--94
附錄三 交連PE地下電纜線路損失、熱阻抗及送電電流量等計算公式--95
附錄四 161 kV交連PE 2000 mm2地下電纜線路於30℃溫度下各項數值計算--98
附錄五 161 kV交連PE 2000 mm2地下電纜線路於45℃溫度下各項數值計算--101
附錄六 161 kV交連PE 2000 mm2地下電纜線路於60℃溫度下各項數值計算--104
附錄七 161 kV交連PE 2000 mm2地下電纜線路於75℃溫度下各項數值計算--107
附錄八 161 kV交連PE 2000 mm2地下電纜線路於105℃溫度下各項數值計算--110
附錄九 161 kV交連PE 2000 mm2地下電纜線路於130℃溫度下各項數值計算--113
附錄十 交連PE地下電纜線路於涵洞內熱阻抗及通風量計算--116
附錄十一 交連PE地下電纜線路排水量及泵浦等計算--118
附錄十二 交連PE地下電纜線路感應電壓計算--119

                                

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