本論文針對69 kV與161 kV之輸電電纜局部放電檢測，探討在不同線路環境下的實際檢測結果，藉以評估送電中輸電線路之絕緣狀況，並且在含有雜訊干擾的環境中檢測，提出有效的檢測流程與方法。
為克服輸電電纜線路在不同的環境下，可能存在不同訊號干擾源，本研究利用電纜三相電壓振幅與訊號出現時間及集中區域等關聯性作為辨識基礎，提出檢測判斷的方法。研究中，根據局部放電之電氣訊號特性，分析外部與內部訊號彼此之差異，利用圖譜辨識技術，提高準確度。實際檢測過程以電氣特性檢測法為主，以非電氣特性檢測法為輔，藉由比較兩者結果，評估電纜接續與電纜終端之絕緣狀況。最後，藉由多組不同環境下的局部放電訊號檢測結果，彙整各環境下的檢測重點，擬定出實際的檢測流程，以評估電纜絕緣劣化情形。

This research investigates partial discharge phenomena of on-site power transmission cables of 69 kV and 161 kV by inspecting the data measured under various environments. Effective procedures and methods are suggested for estimating insulation condition of power transmission cables.
To tackle the problem of interference of the environmental noises to the on-site power transmission cables, a detection method is presented based on the relationship among the amplitude, phase, and focused area of electrical signals. The difference between the outer and inner electrical signals in power transmission cable is analyzed to improve the accuracy of pattern recognition. In addition, the insulation conditions of the cable joint and the cable terminator are evaluated by comparing results of electrical and non-electrical detections. Finally, a standard procedure with some key points of inspection processes under various environments is suggested to evaluate the cable insulation degradation based on the inspection data obtained from various environments.

目錄
摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 IX
第一章 簡介 1
1-1 研究動機 1
1-2 論文大綱 3
第二章 輸電電纜系統架構 4
2-1 電纜設計簡介 4
2-2 輸電電纜的構造 5
2-3 接地系統 8
2-4 佈設方式 12
2-5 電纜接續 14
2-6 電纜終端 16
第三章 局部放電的介紹 18
3-1 局部放電的定義 18
3-2 局部放電的原理 18
3-3 輸電電纜局部放電的類型 20
3-4 電氣特性檢測 22
3-4-1 高頻/特高頻檢測法 23
3-4-2 超高頻檢測法 27
3-5 非電氣特性檢測 27
3-5-1 超音波檢測法 27
3-5-2 音射檢測 28
3-5-3 六氟化硫氣體分析法 29
3-5-4 油中氣體分析法 30
3-5-5 紅外線熱影像法 30
3-6檢測頻率彙整 31
第四章 輸電電纜事故分析 32
4-1 電纜終端事故案例 32
4-1-1 診斷過程 32
4-1-2 事故分析 35
4-2 電纜接續事故案例 39
4-2-1 事故概述 39
4-2-2 事故分析 40
第五章 輸電電纜實測結果分析 46
5-1 診斷對策 46
5-2 屋內式電纜終端之量測 49
5-2-1 KS~A1線之檢測結果分析(XLPE電纜) 49
5-2-2 KS~A2線之檢測結果分析(充油電纜) 52
5-3 屋外式電纜終端之量測 55
5-3-1 GA~B1線之檢測結果分析(XLPE電纜) 55
5-3-2 GA~B2線之檢測結果分析(充油電纜) 59
5-4 連接站電纜終端之量測 61
5-4-1 SW~C1電纜連接站之檢測結果分析(充油電纜) 61
第六章 結論與未來研究方向 71
參考文獻 73


圖目錄
圖2-1 充油電纜剖面構造 6
圖2-2 XLPE電纜構造 7
圖2-3 直接接地方式 9
圖2-4 交錯接地方式 9
圖2-5 被套感應電壓對稱相量圖 10
圖2-6 XB型保護裝置 10
圖2-7 SB-1型保護裝置 11
圖2-8 SB-2型保護裝置 12
圖2-9 電纜溝示意圖 13
圖2-10 管路示意圖 13
圖2-11 涵洞示意圖 13
圖2-12 推管示意圖 14
圖2-13 鐵氟龍套管安裝過程 15
圖2-14 電纜接續剖面圖 15
圖2-15 電纜終端剖面圖 16

圖3-1 電纜絕緣崩潰過程 18
圖3-2 高壓電纜內部缺陷與等效電路 19
圖3-3 局部放電過程示意圖 19
圖3-4 電樹與水樹形成位置 20
圖3-5 屋外型終端電暈遮蔽環 22
圖3-6 屋內型終端電暈遮蔽環 22
圖3-7 離線局部放電檢測現場照片 22
圖3-8 電纜終端量測方式 24
圖3-9 電纜接續量測方式 24
圖3-10 電場耦合之等效電路 25
圖3-11 金屬薄膜耦合照片 25
圖3-12 非接觸式電場耦合法 26
圖3-13 內崁式感測器於接續段示意圖 26
圖3-14 感測器貼於電纜表面 28
圖3-15 紅外線檢測儀照片 30

圖4-1 電纜終端下部金屬構造 32
圖4-2 電弧放電之時間與振幅關係 33
圖4-3 超音波訊號來源 34
圖4-4 接觸式探頭 34
圖4-5 上部金屬止水墊圈凹槽 35
圖4-6 脫落之止水墊圈 35
圖4-7 絕緣體上之膠狀物質 36
圖4-8 環氧樹脂上之膠狀物質 36
圖4-9 下部金屬脫落之止水墊圈 36
圖4-10 電纜終端剖面示意圖[38] 38
圖4-11 線路系統圖 39
圖4-12 M29人孔絕緣接續匣 40
圖4-13 M30人孔普通接續匣 40
圖4-14 絕緣接續匣電樹 40
圖4-15 普通接續匣電樹 40
圖4-16 絕緣接續匣破壞點 41
圖4-17 普通接續匣破壞點 41
圖4-18 與事故點相關之構造 41
圖4-19 導電極與導體間電阻測量方法 42
圖4-20 半導電性膠帶纏繞 43
圖4-21 鋁質膠帶纏繞 43
圖4-22 橡膠本體內導電極材質剝落 44

圖5-1 局部放電對於三相電纜的影響 47
圖5-2 三相振福關係圖 47
圖5-3 典型三相振幅關係圖 48
圖5-4 KS~A1線之原始訊號 50
圖5-5 KS~A1線之三相振幅關係 51
圖5-6 主要訊號源之相位分佈 51
圖5-7 KS~A2線之原始訊號 52
圖5-8 KS~A2線之三相振幅關係 53
圖5-9 R相之訊號相位分佈 53
圖5-10 2 MHZ之原始訊號 55
圖5-11 8 MHZ之原始訊號 56
圖5-12 GA~B1線之三相振幅關係 56
圖5-13 第一組訊號之相位分佈 57
圖5-14 第二組訊號之相位分佈 57
圖5-15 第三組訊號之相位分佈 58
圖5-16 第四組訊號之相位分佈 58
圖5-17 不同時間點之三相振幅關係 58
圖5-18 GA~B2線之原始訊號 59
圖5-19 GA~B2線之三相振幅關係 59
圖5-20 社武~C1線之原始訊號 61
圖5-21 SW~C1線之三相振幅關係 62
圖5-22 訊號覆蓋嚴重區域之相位分佈狀況 63
圖5-23 檢測現場之環境訊號 65
圖5-24 全頻式感測器量測方式 66
圖5-25 局部放電檢測流程 69


表目錄
表2-1 充油電纜與XLPE電纜特性比較 8
表3-1 非傳統檢測法頻率範圍與靈敏度 31
表4-1 兩種不同材質之接觸電組比較 43
表5-1 S相之油體分析結果 64
表5-2 不同電纜環境之實際檢測資料 68

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