船用乙丙橡膠電纜在線監(jiān)測及熱壽命評估研究.pdf

1、船用電力電纜在船舶電氣系統(tǒng)中擔負著輸送電能的重要作用，其絕緣狀態(tài)直接影響著整個電氣設備的安全運行。船用電力電纜的敷設環(huán)境復雜，影響絕緣材料的老化因素較多，其中以溫度占主導因素的熱老化是導致船用電力電纜壽命縮短甚至失效的關鍵。為保證電纜能夠安全穩(wěn)定運行，有必要對電纜運行狀態(tài)下的熱老化壽命進行研究。目前對電纜熱壽命的研究多以實驗室高溫加速老化為手段，建立壽命模型以外推電纜額定溫度下的使用壽命，而對加速試驗數(shù)據(jù)及壽命模型缺少可靠性驗證。另外，

2、電纜正常老化工作溫度一般低于其額定運行溫度，在額定溫度下的壽命評估過于保守，若結合電纜現(xiàn)場運行參數(shù)確定其正常老化工作溫度，則可提高電纜熱壽命評估的準確性。
　　針對上述問題，本文以船用乙丙橡膠絕緣電纜為研究對象，采用實驗室加速試驗與現(xiàn)場運行測量相結合的方法進行熱壽命評估研究。首先，針對乙丙橡膠絕緣電纜開展了實驗室加速熱老化試驗，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)建立了斷裂伸長率與老化時間的關系函數(shù)，分析了斷裂伸長率受加速老化溫度及老化時間的影響規(guī)律。針

3、對試驗數(shù)據(jù)進行了方差計算，建立了乙丙橡膠電纜基于Arrhenius公式的加速熱壽命模型。對試驗數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計檢驗，驗證了利用該數(shù)據(jù)建立的熱壽命模型的有效性和可靠性，為乙丙電纜的熱老化壽命分析提供依據(jù)。其次，設計了一套電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)，對電纜運行狀態(tài)下的參數(shù)進行測量。采用C8051F340單片機，選用鉑熱電阻溫度傳感器和DFH17系列霍爾電流傳感器進行現(xiàn)場參數(shù)采集;設計了溫度及電流信號預處理電路，經(jīng)單片機AD轉換后在HS12864液晶上實

4、時顯示;設計了按鍵電路和報警電路，并利用CH375芯片讀寫程序完成U盤的數(shù)據(jù)存儲。通過對硬件和軟件的詳細設計，實現(xiàn)了電纜電流及表皮溫度的監(jiān)測功能。最后，建立了乙丙電纜等效熱路模型，在實驗室模擬乙丙電纜現(xiàn)場運行狀態(tài)，測量其電流及表皮溫度，結合表皮到線芯的溫升確定了電纜運行線芯溫度，并以此作為乙丙電纜的老化工作溫度。由實驗最終確定的乙丙電纜老化壽命與船用橡膠電纜的實際壽命接近，亦滿足電力電纜行業(yè)30～50年的壽命設計要求。
　　本文采