矿用MYP型号电缆的绝缘老化分析及寿命预测

发布时间：2020-07-24 05:31

【摘要】：矿用MYP电缆在井下中低压电网中担负着为动力设备输送电能的重要作用。井下电缆敷设环境复杂,影响绝缘材料老化因素较多。经研究发现,电缆投入运行后会受到电、热、机械力、环境等因素的作用而造成绝缘老化,若不引起足够重视轻则会造成经济损失,重则影响煤矿安全。且不同型号电缆应用的电压等级、工作环境等都不相同。因此,对特定型号的电缆进行绝缘老化分析及寿命预测是十分必要的。论文首先对MYP电缆结构、实际使用环境、常见故障原因进行了理论分析。其次,利用ANSYS软件通过有限元的思想对电缆进行仿真模拟,对比分析MYP电缆在正常运行、主绝缘老化、电缆内部存在杂质、电缆受到外力损伤的温度场与电场,并为层次分析法中的状态矩阵的确定提供部分参考。再根据GB/T 11026和MT818等相关标准,选取110℃、130℃、150℃三个老化温度点,对该型号电缆进行实验室“加湿”和“不加湿”两部分加速热老化实验和电性能实验,分别得到热老化实验数据和电性能实验数据。在电缆拉伸实验中,提出将外护套与内绝缘分开考虑,分别建立了断裂伸长率与老化时间的关系函数,对实验数据进行了方差计算和统计检验,验证了基于Arrhenius公式的热寿命模型有效性和可靠性,得到了 MYP型号电缆在65℃-95℃外护套和内绝缘在加湿与不加湿条件下剩余寿命的快速计算公式。最后通过AHP(层次分析法)和FCE(模糊综合评价)的结合方法对电缆进行多因素判断,将电缆老化因素视为复杂递阶层次结构的多因素、多指标决策问题,建立阶梯老化寿命影响因素分级标准并通过实验数据进行详细打分。通过本文的研究工作,揭示了矿用MYP电缆绝缘老化规律,提出针对该型号电缆的内绝缘与外护套寿命评估分析和基于层次分析法的综合分析方法。在工程计算中,可通过电缆实际温度、湿度代入寿命预测公式进行详细预测,也可通过电缆敷设环境、测量其电气量和物理量进行综合打分评价。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM24
【图文】：

软电缆,煤炭,主要结构,导体截面

2 MYP 电缆寿命影响因素分析2 MYP 电缆寿命影响因素分析1 矿用 MYP 电缆基本结构MYP-0.66/1.14kV 煤矿移动软电缆（非金属屏蔽）用于井下采煤设备的电源连要包括动力线芯导体、地线芯导体、绝缘、半导电层和护套五个主要部分，以及件和承拉元件等附属元件。如图 2-1 所示，实际样品 A、B、C 导体截面为 25mm线芯导体截面为 16mm 。

电场分布,电缆,网格划分,电流

图 3.1 电缆整体网格划分.1.2 加载在实际使用中，通过铜芯导体的主要是电流，使用电流（AMPS）加在模型集中载负荷。若值为正则表示电流流入节点，为负表示电流流出节点。若是均匀电流密布，耦合节点上的电压自由度，再将总电流加到一个节点上。因铜线的横截面积为mm ，故井下最大负荷通过电流为 120A。加载后电缆温度场和电场分布如图 3.2 和.3 所示。

主绝缘,电缆,温度场,电场

由于在老化过程中，电缆绝缘材料的散热性和绝缘性都会有一定的降低。因此，通过改变电缆的介电常数和材料参数来模拟绝缘老化，并且老化由轻微到严重，假定绝缘性能值从 10%到 50%，即每次老化按照参量减少 10%计算。图 3.4、图 3.5 分别是电缆主绝缘在不同程度老化之后温度场、电场。

【参考文献】