书名：皱纹铝套电力电缆缓冲层缺陷检测与修复
书号：978-7-5198-9992-9
定价：68元
作者：郝艳捧 刘刚
出版时间：2025-07-25
出版社：中国电力出版社
页码： 264    字数(千字)：284
开本：16开    版次：1    印次：1

品牌介绍

中国电力出版社成立于 1951 年，作为中国成立最早的中央科技出版社之一，曾隶属于水利电力部、能源部、电力工业部、国家电力公司，现为国家电网公司所属的科技出版社，在电气技术专业出版领域享有极高的声誉。该社作为以图书出版为主体，音像、电子出版物、期刊、网络出版共同发展的大型出版企业，以强大的出版资源和高素质的专业队伍，致力于向读者提供包括电力工程、电气工程、建筑工程、电子技术、信息技术、外语、大中专教材、家教等学科门类齐全的权威出版物，也竭力为广大师生提供精品教材，是教育部和北京市教委规划教材的出版基地之一。

编辑推荐

序 能源电力是经济社会发展的重要物质基础和动力源泉。电力系统作为现代工业体系的基础，其发展攸关国计民生和国家安全。在习近平总书记提出的“四个革命、一个合作”能源安全新战略指引下，我国碳达峰、碳中和战略积极稳步推进，能源电力系统结构快速转型。能源安全新战略提出以来，我国能源电力基础设施建设取得了重大成就，建设了全球规模最大、电压等级最高的电力系统；在大力发展新能源的背景下，正在发展和构建以新能源为主体的新型电力系统。 在新型电力系统构建快速发展的同时，支撑新型电力系统构建的电力关键核心技术装备存在一系列亟待攻关突破的问题，其中作为关键输电设备的电力电缆近年来逐步成为研究热点，学术界、工业界基于电缆运行经验与发展趋势，聚焦于电缆新型材料、结构设计以及缺陷检测技术等基础问题。 电力电缆基础研究和应用研究得到国家、地方、行业、企业以及全社会的广泛关注和支持，国家科技部在该领域设立了多个“973”“863”项目以及科技支撑计划，行业中诸多企业也开展了大量研究和实践，取得了丰硕成果，有力地促进了电力电缆产业的发展。华南理工大学作为以工见长、理工结合的教育部直属综合性研究型大学，在电力电缆领域主持和参与了多项国家“973”“863”项目以及科技支撑计划，与南方电网公司合作开展了大量生产实践相关的针对性研究。华南理工大学的研究工作主要涉及电缆载流量仿真计算、剩余寿命评估等方法研究，绝缘空间电荷行为、介电特性等理论研究，检测装备研制、前沿检测方法等技术开发。这些研究所形成的科研成果与现场应用，在推动我国电力电缆产业高质量发展中起到了重要作用。 华南理工大学电力学院的老师和专业团队在电力电缆缓冲层领域的探索、实践以及大量现场应用基础上，总结撰写了《皱纹铝套电力电缆缓冲层缺陷检测与修复》一书。本书内容主要包括：皱纹铝套电力电缆缓冲层缺陷机理、局部放电检测方法、气体检测方法、宽频阻抗检测方法、分布式光纤检测方法、缺陷修复技术，以及预防缓冲层缺陷的新型电力电缆、研究成果的应用案例等。这是我国第一部系统阐述电力电缆缓冲层缺陷机理、检测方法、修复技术的著作，体现了科学研究和工程实践的结合。 希望本书的出版，能够为从事电力电缆领域技术人员提供参考，为进一步开展电力电缆可靠性研究及应用发挥作用，为我国电力事业发展作出贡献。 中国工程院院士 华南理工大学电力学院名誉院长 李立浧

产品特色

本书聚焦关键问题，分析了高压电力电缆缓冲层故障成因，详细介绍了缓冲层缺陷的检测手段和修复工艺，为电力系统的维护人员提供了直接有效的操作指南，以预防和减少由缓冲层故障引起的停电事故。本书展现了在电缆缓冲层缺陷领域的深度研究，也突出了其对电力行业实践的指导意义，以及对学术界和工业界的贡献。 书中结合有限元模型与等值电路模型对缓冲层缺陷机理进行详细推导，对关键技术进行了系统的分析论证、仿真和实验研究，同时给出了实际应用案例，理论与实践并重，具有较强的指导性。

作者介绍

郝艳捧，华南理工大学电力学院副院长，教授，博导。刘刚，华南理工大学电力学院系副主任，教授，博导。

内容介绍

本书主要阐述皱纹铝护套电力电缆缓冲层缺陷机理、检测技术、修复技术、预防技术等，汇集了作者团队在电缆缓冲层故障机理，缺陷检测与消除方面的多年研究成果以及最新研究进展。全书主要内容包括：皱纹铝护套电力电缆缓冲层基础知识，缓冲层缺陷特征、形成及影响机理，局部放电检测方法、气体检测方法、宽频阻抗检测方法、分布式光纤检测方法等几种缓冲层缺陷检测方法，缓冲层缺陷修复技术，以及预防缓冲层缺陷的平滑铝套电力电缆、研究成果的应用案例等多个方面的研究成果。这是我国第一部系统阐述电力电缆缓冲层缺陷机理、检测方法、修复技术研究的著作，体现了研究成果和工程实践的结合。 本书可供从事电力电缆研究基础研究和应用研究的相关工程技术人员参考使用。
本书适用于本书可供从事电力电缆研究基础研究和应用研究的相关工程技术人员参考使用。

前言

随着城市电网负荷日益增长及供电可靠性要求不断提高，城市输电系统中电力电缆占比逐年升高。交联聚乙烯（XLPE）绝缘电缆凭借电气性能与机械性能优异、传输容量大、制造工艺简单、安装与维护方便等优点，逐渐成为地下输电系统的核心输电设备之一。XLPE 绝缘电缆线路多位于城市核心地段，一旦发生故障，故障定位难、修复难度大、检修耗时长，造成的损失远大于架空线路，对社会造成的负面影响较大。 近年来国内外发生了多起110kV 及以上XLPE 绝缘电缆本体击穿故障，故障并非电缆本体绝缘缺陷原因导致，而是由电缆铝套和绝缘屏蔽层之间的缓冲层缺陷引起。该类型缺陷主要表现为铝套、缓冲层、绝缘屏蔽层上出现白色粉末斑点及大面积的“烧蚀性放电”痕迹，部分烧蚀位置已损伤电缆主绝缘。截至2023 年4 月，国内已报道的缓冲层缺陷、故障电缆案例已近50 起。缓冲层烧蚀故障诱发原因目前已相对清晰，主要因国内高压电缆采用皱纹铝套结构，这种结构特点可导致绝缘屏蔽层与铝护套间电气接触不良，但烧蚀缺陷形成与发生过程机理尚不明确。此外，缓冲层缺陷形成周期长，缺陷潜伏期特征表现不明显，常规技术手段难以有效检测，导致大面积停电风险始终存在，给电网可靠运行带来安全隐患。因此，需要准确掌握缓冲层缺陷发展机理，在故障发生前对缺陷及时检测识别、修复，提高电缆线路运行可靠性。 目前国内未见有关皱纹铝套电力电缆缓冲层缺陷检测与修复方面的专业书籍出版，缺乏展现这一领域最新科技成果和发展动态的学术成果。针对以上问题，作者团队开展了一系列研究工作，并组织编写了本书。本书汇集了作者团队在电缆缓冲层故障机理、缺陷检测与修复方面的最新研究进展。全书共10 章，从内容划分上可归为6 个部分。第1 章介绍了皱纹铝套电力电缆缓冲层基础知识，结合相关标准概述了皱纹铝套电力电缆组成，以及缓冲层性能、材料与结构。第2～3 章介绍了缓冲层缺陷特征、形成及影响机理，结合缓冲层缺陷模拟试验方法、有限元模型与等值电路模型分析，为缺陷检测与修复提供理论参考。第4～7 章介绍了几种缓冲层缺陷检测方法，主要包括局部放电检测、气体检测、宽频阻抗检测、分布式光纤检测等方法，并结合理论分析与试验验证讨论了检测方法的有效性与应用价值。第8 章介绍了缓冲层缺陷修复技术，并给出了修复效果予以验证，使缺陷被检出后得到有效处理。第9 章介绍了新型结构电缆，结合试验与有限元仿真探究了平滑铝套电缆等的结构设计以及热、机械、电气性能，讨论了抑制缓冲层缺陷，以平滑铝套替代皱纹铝套的可行性。第10 章介绍了缓冲层缺陷研究成果应用案例，这一章有助于国内外读者直观了解本书价值。作者期待以本书为起点，吸引更多学者对本领域给予关注和研究，形成系列专著性科技丛书。 本书是作者团队在皱纹铝套电缆缓冲层缺陷检测与修复领域多年研究成果的集中体现。参加本书资料整理的有博士研究生成延庭、周文青、张鹏、肖启昊，硕士研究生陈林昊、田万兴、王志毅。全书由上海电缆研究所有限公司徐晓峰博士审定，由华南理工大学朱宁西副教授校对。 本书成果得到了国家自然科学基金委员会-国家电网公司智能电网联合基金重点项目（编号：U1766220）、中国南方电网有限责任公司科技项目（编号：080045KK52190021 和GDKJXM20220062）的资助。在此感谢参与这些项目并为本书成果作出贡献的研究生们，他们是陈云、刘顺满、赖庆波、吴智恒、赵鹏、李启舜、谭皓天、赖林桦、尹酽洋等。在研究工作的初始阶段，西安交通大学屠德民教授在研究方向上给予了指导。在研究过程中，还得到了华南理工大学李立浧院士、阳林副教授，南方电网科学研究院有限责任公司惠宝军高级工程师、朱闻博高级工程师，广东电网有限责任公司广州供电局黄嘉盛教授级高级工程师，广东电网有限责任公司东莞供电局吴勋高级工程师、黎灼佳高级工程师，广东电网有限责任公司电力科学研究院余欣教授级高级工程师，广东电网有限责任公司汕头供电局曾挺高级工程师，国网江苏省电力有限公司电力科学研究院陈杰高级工程师、胡丽斌高级工程师、曹京荥高级工程师的指导和帮助，在此一并表示感谢！还要感谢广州南洋电缆集团有限公司对本书中试验研究提供的样品、场地、设备支持和帮助！感谢华南理工大学电力学院创造的卓越教育与研究氛围，这为本书的课题研究提供了丰富条件，使作者得以深入探索并顺利完成研究工作。 本书由多位学者共同完成，力求全面、详细、科学地阐述皱纹铝套电缆缓冲层缺陷、检测及修复相关的研究内容，各部分写作风格不尽相同。限于编者的水平和学识，书中难免有疏漏和不妥之处，恳请读者和同行专家予以批评指正。 郝艳捧、刘刚 2025 年1 月于广州

目录

序
前言
第1 章 皱纹铝套结构的电力电缆缓冲层 1
11 皱纹铝套电力电缆结构 2
12 电力电缆缓冲层性能 6
13 电力电缆缓冲层半导电带类型 11
14 电力电缆缓冲层半导电带材料研究 12
15 电力电缆缓冲层结构 14
16 小结 14
本章参考文献 15
第2 章 皱纹铝套电力电缆阻水缓冲层水分作用劣化研究 18
21 受潮缓冲层的电气性能分析研究 19
211 缓冲层阻水带受潮试验 19
212 受潮缓冲层阻水带的含水量变化规律 19
213 受潮缓冲层阻水带的体积电阻率测量 20
214 受潮缓冲层阻水带体积电阻率变化原因 21
22 缓冲层白斑成分分析研究 24
221 电气性能 24
222 物理形态 25
223 化学元素组分 27
23 缓冲层白斑形成机理研究 27
231 白斑形成影响因素研究 27
232 考虑阻水带含水量的白斑重现试验研究 31
233 白斑物质组分的形成机理 32
24 缓冲层白斑电热影响研究 34
241 白斑阻水带电热参量测量 34
242 白斑阻水带体积电阻率、导热系数变化原因 36
243 白斑对电缆缓冲层电场和温度场影响的仿真研究 37
244 白斑阻水带体积电阻率、介电常数对电缆缓冲层电场的影响 39
245 白斑阻水带导热系数对电缆缓冲层温度场的影响 41
25 小结 42
本章参考文献 43
第3 章 皱纹铝套电力电缆缓冲层缺陷机理研究 45
31 缓冲层缺陷电路模型 46
311 缓冲层和铝套之间的接触状态分析 46
312 高压XLPE 电缆缓冲层等效电路模型 47
313 缓冲层等效电路模型的参数计算 49
314 缓冲层等效电路模型的影响因素分析 51
32 缓冲层缺陷等效电路模型仿真分析研究 53
321 仿真对象及设置 53
322 影响因素的仿真分析 55
33 缓冲层缺陷放电模拟实验研究 63
331 缓冲层缺陷放电模拟实验 63
332 缺陷电缆样品相关测试 65
34 小结 68
本章参考文献 69
第4 章 皱纹铝套电力电缆缓冲层缺陷放电检测方法 70
41 测试系统 71
42 缓冲层缺陷电缆制备方法研究 71
43 脉冲电流法检测研究 74
431 测试方法 74
432 各类缓冲层缺陷电缆的放电 75
433 主绝缘受损缺陷电缆的放电 76
434 绝缘屏蔽层受损缺陷电缆的放电 77
44 高频电流法检测研究 77
441 测试方法 78
442 主绝缘受损缺陷电缆的放电 78
443 各类缓冲层缺陷电缆的放电 83
45 小结 86
本章参考文献 87
第5 章 皱纹铝套电力电缆缓冲层缺陷产出气体检测方法 89
51 缓冲层缺陷产气机理研究 90
511 白斑生成阶段 90
512 缓冲带烧蚀阶段 93
513 外屏蔽层烧蚀阶段 94
52 电力电缆缓冲层缺陷气体扩散研究 95
53 电力电缆缓冲层缺陷产出气体采集方法研究 98
54 电力电缆缓冲层缺陷产出气体成分检测研究 100
55 小结 102
本章参考文献 103
第6 章 皱纹铝套电力电缆缓冲层缺陷宽频阻抗评价方法 105
61 缓冲层缺陷电缆阻抗建模 106
611 皱纹铝套与缓冲层的接触段和非接触段阻抗模型 106
612 单节距阻抗模型 107
613 仿真模型的缓冲层缺陷实测参数 108
614 缓冲层缺陷阻抗仿真结果 109
62 电力电缆宽频阻抗检测原理 111
63 电力电缆缓冲层宽频阻抗检测方法研究 113
631 检测系统 113
632 接线方式研究 115
633 电极周向相对位置研究 119
634 电缆长度影响 120
64 电缆缓冲层缺陷类型识别宽频阻抗检测法研究 121
641 受潮 121
642 白斑 122
643 大间隙 122
644 烧蚀 123
65 小结 124
本章参考文献 125
第7 章 皱纹铝套电力电缆缓冲层缺陷的分布式光纤检测
方法研究 126
71 光纤布里渊散射原理 127
711 光纤散射原理 127
712 布里渊光时域反射BOTDR 技术 128
72 光纤断点的BOTDR 检测方法研究 129
721 检测方法和判据 129
722 BOTDR 和光时域反射OTDR 对比试验 130
723 结果与分析 132
73 电力电缆内置光纤的频移温度灵敏度测量方法研究 135
731 测量方法 136
732 测试系统和试样 138
733 光纤频移温度灵敏度试验 139
734 结果与分析 140
74 缓冲层受潮的光纤BOTDR 检测研究 146
741 电缆内置光纤断点检测试验 146
742 阻水带受潮临界长度、受潮程度的光信号频移规律 149
743 阻水带受潮干燥过程 153
75 电力电缆损耗、局部放电的光纤BOTDR 检测研究 154
751 测试系统 154
752 测试方法 155
753 电缆内置光纤断点检测试验 156
754 六种缓冲层缺陷电缆光纤BOTDR 检测试验 157
755 缓冲层缺陷电缆损耗光纤BOTDR 检测试验 160
756 主绝缘受损电缆局部放电光纤BOTDR 检测试验 162
757 绝缘屏蔽层受损电缆局部放电光纤BOTDR 检测试验 164
76 小结 165
本章参考文献 166
第8 章 皱纹铝套电力电缆缓冲层缺陷修复技术研究 168
81 电力电缆缓冲层缺陷修复原理 169
811 含修复液高压电缆等效阻抗模型 169
812 含修复液高压电缆阻抗模型仿真分析 171
813 电缆修复影响因素三维仿真分析 174
82 电力电缆缓冲层缺陷修复材料研究 181
821 材料配方和制备方法 181
822 材料电气性能测试 183
823 材料固化性能测试 186
824 材料相容性能测试 188
83 电力电缆缓冲层缺陷修复工艺研究 194
84 高压电缆缓冲层缺陷修复方法的试验验证 195
841 缓冲层电气性能恢复效果验证实验 195
842 人工可控缺陷电缆的设计及制作 198
843 高压电缆缓冲层修复方法有效性验证 202
85 小结 207
本章参考文献 208
第9 章 平滑铝套电力电缆研究 210
91 结构设计研究 211
911 考虑绝缘热膨胀的缓冲层间隙设计研究 211
912 电缆电场强度、温度、热应力仿真研究 214
913 机械应力仿真研究 219
92 不同敷设环境下高压电缆载流量对比研究 222
921 等效热阻法 223
922 载流量对比试验 226
93 弯曲试验、耐压和局部放电试验研究 230
931 平滑铝套电缆试样 230
932 试验方法 231
933 结果与分析 232
94 小结 234
本章参考文献 234
第10 章 皱纹铝套电力电缆缓冲层缺陷研究成果的应用案例 236
101 电力电缆缓冲层材料、结构及工艺管控 237
102 电力电缆缓冲层运行与维护 239
103 电力电缆缓冲层修复 244
104 平滑铝套电缆 248
105 小结 251
本章参考文献 251