振动载荷条件下的交联聚乙烯绝缘老化特性试验研究

为分析振动载荷对交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆的绝缘状态和运行可靠性的影响,评估热老化过程中施加振动载荷后XLPE绝缘材料微观结构及性能的变化,将2组XLPE试样分别放在恒温箱和恒温-振动箱内进行老化试验,其中在恒温-振动箱内的XLPE试样同时承受温度和振动载荷的作用。将2种老化方式下的XLPE试样在不同老化时间点的微观结构、机械性能、介电性能、热过程、耐电性能等进行比对测试。研究结果表明:在相同的老化时间下,施加振动载荷作用的XLPE试样的微观结构、机械性能、介电性能、耐电性能明显区别于的未施加振动载荷作用的XLPE试样;且存在一个老化时间限值(900~1 200 h),超过这个限制后施加振动载荷作用的XLPE试样的性能明显劣于未施加振动载荷的试样,充分证明了振动载荷对XLPE绝缘老化的加速特性。     

抗水树XLPE电力电缆的工频击穿特性

为检验电缆材料是否具有抗水树枝能力,建立抗水树枝材料性能试验手段和评价程序,在同一制造厂分别采用5种不同电缆绝缘料,生产同一绝缘结构的电缆,并制作成90个电缆试样。在相同试验条件下,进行14d负荷循环、120d加速老化、180d加速老化、360d加速老化和480d加速老化试验,然后对老化前原始样和老化后电缆试样共6种不同老化状态的电缆试样进行工频逐级击穿,试验研究XLPE电力电缆工频击穿特性。试验结果表明:普通电缆绝缘料制造的XLPE电力电缆工频击穿特性相对抗水树电缆绝缘料制造的XLPE电力电缆工频击穿特性存在明显差异,抗水树XLPE电力电缆经过480d加速老化试验后仍保持较好的工频击穿特性,安全运行寿命较长。     

交联聚乙烯电缆绝缘老化试验及其检测技术

为了更好地研究交联聚乙烯（XLPE）电缆的绝缘老化特性,需在实验室条件下对其进行老化试验,本文总结了目前对XLPE电缆的绝缘老化试验及其检测技术的研究进展。首先对交联聚乙烯电缆的常见老化类型和现象进行了介绍,阐述了目前对于水树老化和电树老化生长机理及影响因素方面的研究成果;其次介绍了在实验室条件下对XLPE电缆进行加速...     

极化去极化电流技术用于诊断XLPE电缆绝缘老化状态

研究了一种非破坏性的极化去极化电流(PDC)测量方法用于诊断交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘老化状态。在阐述了该方法的基本原理后,通过在实验室搭建平台,对进行了加速水树老化试验的电缆和在现场运行的老化电缆分别进行PDC试验。并利用最小二乘法,对测得的去极化电流曲线的低频部分进行线性拟合处理,通过比较拟合直线斜率比值,来分析各电缆绝缘去极化电流的变化规律,反映了去极化过程的差异。试验结果表明,通过对XLPE电缆进行PDC试验及对去极化电流测量曲线的分析,可以对电缆的绝缘老化状态进行合理地诊断。     

色泽改变对超高压电缆接头绝缘性能的影响

考察超高压(EHV)交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆接头绝缘色泽改变的原因对电缆系统故障分析有重要意义。分别采用有限元法分析接头电–热场分布,采用差示扫描量热法(DSC)分析电缆绝缘热历史,采用气相色谱法(GC)和裂解气相色谱法(PYGC)分析电缆及接头绝缘化学成分。并开展接头密封剂渗透性试验,研究电缆及接头绝缘机械性能和耐电强度。试验结果表明:电–热老化不是造成接头绝缘色泽改变的唯一因素。接头密封剂渗入也可以导致该现象,该原因引起的绝缘色泽改变不会导致其耐电强度和机械性能劣化。试验研究结果为EHV XLPE电缆接头故障性质判定和产品生产指导提供了借鉴。     

温度梯度–直流电场长期协同老化下XLPE中的空间电荷特性

为研究实际电缆运行中的温度梯度效应对高压直流交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆绝缘长期运行可靠性的影响,采用自制的多组片状试样适用的温度梯度场–直流电场协同老化装置,分别对3种XLPE绝缘料(包括国产XLPE料、纳米改性后的XLPE料、北欧化工产高压直流XLPE料)进行温度梯度场–直流电场协同老化试验。为了进行对比研究,同时对以上3种XLPE绝缘料进行了传统高温场–直流电场协同老化试验。通过电声脉冲法空间电荷测量设备,测量了不同老化时间后(未老化、老化一个月和三个月)三种XLPE试样的空间电荷特性。同时测量了3种XLPE试样老化后的电阻率变化及红外光谱特性。结果表明,高温老化试样中空间电荷在体内均匀分布;而温度梯度老化试样中异极性空间电荷主要聚集在两电极附近。同时3种XLPE电阻率均随老化时间增加而降低,且温度梯度老化试样电阻率低于相同条件下的高温老化试样。另外,国产纳米改性XLPE老化后羰基吸收峰峰值最小,表明其老化程度最低,体内电荷积聚最少。     

交流电场下XLPE绝缘空间电荷研究综述

XLPE电缆目前广泛地应用于电力系统中,如何评估和预测现场运行电缆的老化及早期劣化的程度,是电缆绝缘状态评估的重要内容,然而这项研究在国内仍是空白。XLPE电缆的制造工艺过程、运行中的过电压和温升以及耐压试验过程都可能造成XLPE电缆绝缘特性的改变,导致绝缘性能下降,形成陷阱,特别是空间电荷的形成,畸变原有电场分布,直接影响XLPE电缆的绝缘特性。大量研究表明,在直流电场下空间电荷危害XLPE电缆绝缘,关于交流电压下空间电荷对XLPE电缆绝缘影响的探索较少。综述了交流电场下空间电荷效应对XLPE电缆绝缘影响的相关研究成果,并介绍了测量固体介质空间电荷分布的电声脉冲法,为从空间电荷测量角度研究XLPE电缆绝缘老化程度和状态评估提供了参考。     

XLPE电缆等温松驰电流老化因子与寿命指数对应关系研究

交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆的老化是影响其可靠性的重要因素。XLPE电缆绝缘的寿命指数是评估XLPE电缆老化状态的有效参数,寿命指数的确定需要对大量的样品进行测试,并不适用于评估运行中的XLPE电缆的老化状态。通过对高压XLPE电缆绝缘等温松驰电流的测试,可以得到反应不同极化类型的时间常数及系数,并得到与其老化状态相关的老化因子。本文通过对经过不同老化时间的XLPE电缆样品的等温松驰电流及逐级击穿试验得到了相应的老化因子和寿命指数。试验结果表明,未老化XLPE电缆的松驰电流老化因子为1.98~2.14,半年老化后的老化因子为2.47~2.79,而一年老化后的老化因子约2.99~3.15,相对应的寿命指数分别为15.6、14.3及9.3。因此等温松驰电流老化因子与寿命指数有相关的对应关系,可以对运行中的XLPE电缆等温松驰电流进行测试,按对应的寿命指数对其老化状态进行评估。     

老化方式对交流交联聚乙烯电缆空间电荷分布的影响

为了研究高压交流交联聚乙烯(XLPE)电缆老化状态与绝缘空间电荷特征的关系,通过测量高压交流交联聚乙烯(XLPE)电缆不同位置绝缘的空间电荷特性,分析了老化方式对XLPE电缆空间电荷分布规律的影响。采用电声脉冲(PEA)法测量XLPE内空间电荷分布规律,发现未老化电缆铝电极附近积累同极性电荷,而老化后电缆的铝电极附近积累异极性电荷。沿电缆径向由内向外,未老化电缆及实际运行22a电缆电荷量增高,加速老化1a电缆电荷量降低。分析认为,加速老化电缆的老化可能起始于电缆绝缘内侧,实际运行电缆老化可能起始于电缆绝缘外侧。结果表明不同老化状态下交流XLPE电缆绝缘空间电荷行为明显不同,空间电荷测量可以作为评价交流XLPE电缆老化状态的有效手段。     

基于显著性检验法的XLPE电缆绝缘老化参量提取技术的研究

通过100℃下XLPE电缆绝缘的热老化实验,对其进行力学性能测试、热重分析、红外光谱测试,通过显著性检验,提取与断裂伸长率相关性大的参量,建立XLPE电力电缆绝缘老化预测模型。该模型可以有效表征电缆老化状态,用于指导实际电缆状态分析,并预测电缆绝缘的老化程度。     

XLPE电缆绝缘加速热老化特性

为探究长期运行环境下XLPE电缆绝缘的老化特性,在实验室条件下对电缆绝缘材料进行加速热老化实验,通过红外光谱、氧化诱导时间及频域介电响应测试,比较分析老化前后XLPE电缆绝缘的理化特性、电气特性变化规律。结果表明:红外光谱中的羰基峰值可用于定性分析XLPE绝缘材料的老化程度;XLPE绝缘高温下的降解随着老化时间的延长愈加严重,氧化诱导时间不断缩短;XPLE材料介质损耗因数频谱曲线的最小值tanδ_(min)与材料老化程度相关且与测试温度无关,因此tanδ_(min)可作为评估XLPE绝缘老化情况的特征量。     

短时高热运行对XLPE电缆绝缘聚集态结构及介电性能的影响

为了研究交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆经历短时高热运行后绝缘性能的变化，通过对短电缆样本进行短时高热老化来研究其聚集态结构与介电性能的变化及关联性。首先对10 kVXLPE电缆样本分别在90、105、120、135和150℃下热老化2 d，然后将所有样本在90℃下热处理90 d，最后采用极化–去极化电流测试、击穿电压测试对热处理前后的样本进行电气性能表征。为了解其聚集态结构变化，采用差示扫描量热测试、傅里叶红外光谱测试对热处理前后的样本进行理化性能表征。结果表明，当电缆经历短时高热运行后，若短时高热温度处于XLPE熔融温度范围内，绝缘的界面极化强度、抗氧化剂消耗速率会减小；而当短时高热温度超过XLPE熔融温度时，绝缘的界面极化强度、抗氧化剂消耗速率会增加。这一结果表明了当电缆短时高热运行温度处于XLPE熔融温度范围时，之后电缆热氧老化进程会因XLPE重结晶效应而被减缓；当温度高于XLPE熔融温度时，之后电缆热氧老化进程会由于XLPE发生热裂解而被促进。     

35 kV及以下XLPE绝缘电力电缆品质分析

按照特殊设计的取样原则,收集了50个运行年限为1~14 a的XLPE绝缘电力电缆样品,通过结构参数和水树枝试验,研究分析XLPE介质中杂质、微孔和不均匀性(偏心度)等结构参数及电缆敷设方式、运行环境条件与XLPE介质水树枝早期劣化现象。研究结果表明,杂质、水分和电场是引发XLPE绝缘电力电缆介质树枝状早期老化的直接因素,并最终导致XLPE绝缘电力电缆发生运行故障。     

电缆中间接头在桥梁上的结构疲劳特性分析

以舟岱大桥沿桥敷设220 kV高压电缆预制式中间接头为研究对象,建立了实体电缆振动 热老化平台,采用振动台对220 kV电缆中间接头进行加速振动老化试验,并采用振动加速度传感器和界面压力传感器监测振动加速度及界面压力的变化情况,分析了随桥敷设电缆中间接头在机械振动作用下的结构层疲劳特性,发现当电缆接头受外施振动作用影响时,外界环境的振动传递至电缆与中间接头支架,电缆振动频率为外施振动频率,振幅远超电缆负荷引起的振幅。对电缆接头开展720 h的加速振动老化试验,发现机械振动对接头界面结构层应力影响较小;在电缆载流条件下机械振动引起的电缆接头界面疲劳寿命大于电缆设计使用寿命;振幅较大时应采取增加防振垫等措施来降低振幅,避免局部受力而对电缆中间接头产生破坏。     

直流XLPE电缆泄漏电流的测试与分析

目前,国内外直流电缆工程及制造技术空前发展,而直流XLPE电缆运行情况、故障特征及劣化规律研究尚在起步阶段。泄漏电流是电缆绝缘状态的重要表征手段。搭建了直流XLPE电缆泄漏电流检测实验平台,设计并制造了XLPE电缆绝缘划痕缺陷模型,研究了其电场畸变特性及不同电压幅值、不同电压极性及测试时间下泄漏电流变化特征。结果表明,在运行电压下,通过对比正常状态与缺陷状态的泄漏电流值,可有效区分电缆的状态,且泄漏电流随外施电压升高变化显著,在相同的缺陷模型及电压下,负极性泄漏电流比正极性高,绝缘含有划痕缺陷时的泄漏电流存在衰减趋势。研究验证了运行条件下通过泄漏电流带电检测直流电缆状态的可行性,对电缆现场状态检测策略的研究具有重要价值。     

热老化对交流配电XLPE电缆改为直流运行后电缆绝缘性能的影响

为了研究热老化对交流配电交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆改为直流运行后电缆绝缘性能的影响,先对已运行两年的10kV交流XLPE电缆样段进行135℃加速热老化试验,随后采用车床和特质刀具将电缆样段沿轴向环切得到薄片试样,通过直流电导率、空间电荷测量、表面电位衰减和直流击穿测试,结合载流子迁移率、活化能和陷阱参数的计算,对老化前后交流配电XLPE电缆的直流绝缘性能进行研究.结果 表明:随着老化时间的增加,交流XLPE电缆绝缘试样的直流电导率和载流子迁移率先下降后上升,长期老化后空间电荷积累阈值场强与试样的活化能明显减小,试样的直流电导率随着测量温度的升高而增加,其空间电荷积累阈值场强随着测量温度的升高而减小;随着老化时间的增加,试样中积累的空间电荷由异极性转变为同极性,深陷阱数量与直流击穿场强均呈现先上升后下降的趋势;分析认为短期热老化有利于提高交流配电XLPE电缆改为直流运行后的直流绝缘性能.     

基于FPGA的XLPE电缆局部放电在线监测技术

交联聚乙烯（XLPE）电缆在运行过程中,电缆绝缘老化会影响电力系统运行的安全性和连续性。基于现场可编程门阵列（FPGA）实时数据采集技术,研制出可应用于XLPE电力电缆运行状态现场的局部放电在线监测新技术,可以对其故障进行预警并预防更严重的绝缘故障的发生。     

高压电缆绝缘老化在线诊断方法

前言电力电缆在运行过程中,必然要出现绝缘老化现象,甚至发生绝缘击穿,引起供电线路的突发停电事故。引起电缆的绝缘老化的原因是多方面的,但是,对于交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆,根据日立电线(株)技术开发部对70年代敷设的XLPE电缆绝缘击穿原因的调查报告看,因施工导致进水和水树老化引起绝缘强度下降的情况较多,约占80％。     

振动条件下XLPE绝缘热老化的可靠性评估

为提高交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘材料在联合应力老化条件下寿命预测的可靠度,并探究其失效概率分布,设计了2组加速老化试验,在不同老化应力条件下,对多个XLPE材料样片进行电阻退化数据测试。测试数据通过时间尺度函数转换后,应用线性Wiener过程进行数据建模;同时利用传统阿仑尼乌斯(Arrhenius)方程、逆幂准则与材料寿命之间的关系,结合极大似然函数,对线性Wiener过程模型参数进行估计,最后经理论计算得出试验所用XLPE电缆绝缘材料的失效概率密度曲线、可靠度曲线及不同组合应力条件下其寿命分布图,同时结合实际敷设电缆在复杂振动工作环境下的应力水平等因素,计算得到在最高允许温度(90℃)下,外部振动加速度为0.5 m/s~2时,XLPE电缆绝缘材料预期寿命为17.8年。     

高压频域介电谱诊断XLPE电缆局部绝缘老化缺陷的研究

热老化和水树老化是导致交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘性能下降的重要原因,及时发现和处理热老化和水树老化缺陷,对于电缆安全运行具有重要意义.为了解决超低频(0.1Hz)介电损耗检测对电缆局部老化检测灵敏度不高、无法实现老化缺陷类型区分的问题,开展高压频域介电谱诊断XLPE电缆绝缘老化缺陷的研究.通过加速老化,制备了水树老...