地下電纜接頭絕緣狀態轉變之研究｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	劉鑑 Chien Liu
論文名稱：	地下電纜接頭絕緣狀態轉變之研究 Study on State Transition for the Insulation of Underground Cable Joints
指導教授：	吳瑞南 Ruay-Nan Wu 張建國 Chien-Kuo Chang
口試委員:	張宏展 Hong-Chan Chang 謝宗煌 Tsung–Huang Hsieh 楊念哲 Nien-Che Yang
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：	2019
畢業學年度：	107
語文別：	中文
論文頁數：	130
中文關鍵詞：	局部放電、電纜接頭、特徵萃取、狀態評估、分形維度
外文關鍵詞：	partial discharge, cable joint, feature extraction, status assessment, fractal dimension
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地下電纜是現今輸配電系統中的重要設施，近年來因供電緊澀導致民眾對於任何停電事故都相對敏感，局部放電是絕緣設備劣化和發生故障的主要原因，且國際專家認為其具有潛力發展成為檢測故障的方式。由於電纜接頭是交連聚乙烯電纜中最薄弱的部分，易受絕緣故障的影響，本實驗室長期著重研發一個針對地下電纜接頭即時監測的絕緣診斷規則，可作為判斷絕緣劣化程度與預先維護的參考，以避免非預期事故發生。
本研究對26個地下電纜接頭絕緣劣化的局部放電數據進行絕緣診斷，其中包含A類型(絕緣層有間隙)與B類型(絕緣層有空洞)2種瑕疵。既有的診斷規則是透過放電次數的斜率變化，來判斷絕緣狀態的轉變，但從觀察中發現A瑕疵的放電次數普遍較B瑕疵高，且2種瑕疵在施作的時候難免會有誤差，造成每個試驗樣本在劣化歷程的放電次數沒有明顯的共通性，因此狀態變化規則無法適用於所有的試驗樣本。本研究使用分形維度的起伏變化取代放電次數的斜率變化，來判定絕緣狀態是否轉變，成功診斷所有試驗樣本，並從26個試驗樣本上，驗證可100%在絕緣破壞前檢測出進入危險期，且其在進入危險期的壽命率約37%
。

Underground cable is important facility in today's transmission and distribution system. In recent years, people have been relatively sensitive to any power outage due to tight power supply. Partial discharge is the main cause of insulation equipment deterioration and failure. Since cable joints are the weakest part of crosslinked polyethylene cables and are susceptible to insulation faults, our laboratory has long been focusing on developing an insulation diagnosis rule for real-time monitoring of underground cable joints, which can be used as a reference to judge the degree of insulation deterioration and pre-maintenance to avoid unexpected accidents.
In this study, insulation diagnosis is carried out on partial discharge data of 26 underground cable joints, including two type defects: type A (insulation layer with gap) and type B (insulation layer with cavity). The existing diagnostic rule is to judge the transition of insulation state through the slope change of discharge numbers. But if the rule considers the different types and sizes of defects in each test sample, it cannot be applied to all test samples. In this study, the fluctuation of fractal dimension is used to replace the slope change of discharge numbers to determine whether the insulation state is changed or not. All test samples are successfully diagnosed and it is verified that 100% of them could be detected before insulation failure and their life rate in the dangerous period was about 37%.

目錄
摘要 ..............................................................................................................I
ABSTRACT .............................................................................................. III
目錄 ........................................................................................................... VI
圖目錄 ........................................................................................................ IX
表目錄 ...................................................................................................... XIII
第1章、 緒論 ....................................................................................... 1
1 研究背景與動機 研究背景與動機 ................................ ................................ ...... 1
2 研究目的與方法 研究目的與方法 ................................ ................................ ...... 2
3 章節簡述 ................................ ................................ ................. 4
第2章、 局部放電與地下電纜簡介 ................................................... 6
1 局部放電簡介 局部放電簡介 ................................ ................................ .......... 6
1.1 局部放電定義 ................................ ................................ ........................ 6
1.2 局部放電原理 ................................ ................................ ........................ 8
1.3 局部放電類型 ................................ ................................ ...................... 10
1.4 局部放電檢測 ................................ ................................ ...................... 12
1.5 局部放電文獻探討 ................................ ................................ .............. 15
2 地下電纜構造 地下電纜構造 ................................ ................................ ........ 16
2.1 地下電纜 ................................ ................................ .............................. 17
2.2 地下電纜接頭 ................................ ................................ ...................... 18
2.3 終端接頭 ................................ ................................ .............................. 20
2.4 地下電纜線與接頭之瑕疵 ................................ ................................ .. 20
第3章、 局部放電試驗架構 ............................................................. 22
1 試驗環境 ................................ ................................ ............... 22
2 直線接頭瑕疵施作 直線接頭瑕疵施作 直線接頭瑕疵施作 ................................ ................................ 27
3 加壓程序 ................................ ................................ ............... 28
4 解剖與分析電纜接頭 解剖與分析電纜接頭 解剖與分析電纜接頭 解剖與分析電纜接頭 ................................ ............................ 30
第4章、 局部放電資料處理與分形理論介紹 ................................. 31
1 資料處理架構 資料處理架構 ................................ ................................ ........ 31
1.1 濾波程式 ................................ ................................ .............................. 31
1.2 局部放電資料化簡 ................................ ................................ .............. 32
1.3 局部放電特徵參量 ................................ ................................ .............. 34
2 分形理論應用於局部放電特徵萃 分形理論應用於局部放電特徵萃 分形理論應用於局部放電特徵萃 分形理論應用於局部放電特徵萃 分形理論應用於局部放電特徵萃 取 ................................ ..... 46
2.1 分形理論介紹 ................................ ................................ ...................... 46
2.2 立體圖形之維度計算 ................................ ................................ .......... 50
第5章、 地下電纜絕緣診斷分析 ..................................................... 54
1 智能化診斷規則 智能化診斷規則 ................................ ................................ .... 55
1.1 門檻值規則 ................................ ................................ .......................... 55
1.2 狀態變化規則 ................................ ................................ ...................... 59
1.3 分形維度特徵值趨勢 ................................ ................................ .......... 60
1.4 修正係數 ................................ ................................ .............................. 62
1.5 劣化剩餘壽命比率 ................................ ................................ .............. 65
1.6 暴力法求修正係數 ................................ ................................ .............. 65
2 絕緣診斷流程 絕緣診斷流程 ................................ ................................ ........ 68
3 絕緣診斷結果 絕緣診斷結果 ................................ ................................ ........ 70
3.1 轉態規則比較 ................................ ................................ ...................... 70
3.2 各試驗樣本分析 ................................ ................................ .................. 75
4 結果與討論 結果與討論 ................................ ................................ ............ 93
第6章、 結論與未來展望 ................................................................. 95
1 結論 ................................ ................................ ....................... 95
2 未來展望 ................................ ................................ ............... 96
參考文獻 .................................................................................................. 97
附錄 ........................................................................................................ 100
                                

參考文獻
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全文公開日期 2024/07/22 (校內網路)
全文公開日期 2024/07/22 (校外網路)
全文公開日期 2024/07/22 (國家圖書館：臺灣博碩士論文系統)

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