长链硅烷修复液对水树老化电缆修复效果长期性的影响研究

为了研究长链硅烷修复液对水树老化交联聚乙烯(XLPE)电缆电气性能提升的长期性效果,对用两种不同配方修复液修复的水树电缆样本和未修复的水树电缆样本进行电热老化,随后结合击穿电压测试、扫描电镜观测和红外光谱测试,分析老化后电缆的电气性能及绝缘微观结构的变化情况。结果表明:电热协同老化35天后,修复样本的水树长度明显小于未修复的水树样本,且添加了长链硅烷的修复样本水树长度最小。修复后电缆样本的击穿电压明显高于未修复样本,且添加了长链硅烷的修复样本击穿电压最大。添加长链硅烷成分的修复液能更好地保留在水树老化区域,能更有效地抑制水树的生长,具有更好的长期性效果。     

抗氧化剂对水树老化XLPE电缆绝缘修复效果的影响研究

为研究抗氧化剂对交联聚乙烯(XLPE)水树老化电缆绝缘修复效果的影响,采用两种不同配方的修复液对水树老化电缆进行修复后,再次进行30天水树老化,分析老化后电缆的微观结构及电气性能变化情况。结果表明:相比未修复水树样本,修复样本水树长度明显减小,且添加了抗氧化剂的修复样本水树长度最小;修复后电缆样本的击穿电压明显提高,且含抗氧化剂修复电缆样本的击穿电压最高。这是因为抗氧化剂能够有效抑制水树生长中的分子链断裂氧化过程,从而抑制水树的进一步生长。     

XLPE 电缆绝缘水树老化的无机修复机理及试验分析

为解决电网中大量运行电缆的水树老化问题,采用一种能生成TiO2无机颗粒的修复液对水树老化交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘进行修复,研究了修复效果和绝缘提升机理。将修复液与水直接反应,利用数字电桥和扫描电镜(SEM)研究生成物的介电性能和微观特征。用水针电极法加速XLPE电缆绝缘水树老化,利用修复液对老化绝缘进行修复,测量了样本的击穿电压。通过SEM和能谱分析(XPS),对水树内的填充物进行了观察和分析。实验结果表明:该修复液能扩散到水树区域消耗水分、生成绝缘性能良好的有机-无机复合填充物填充水树空洞;同时,分析认为生成的大量TiO2颗粒能均匀电场、吸收紫外光、降低热电子加速,使修复后样本的击穿电压高于老化样本和新样本的击穿电压。通过实验研究证明,该修复液不但能修复水树老化电缆绝缘,还能进一步提升老化区域的击穿性能。     

在线注入有机硅修复液对交联聚乙烯电缆中水树生长的影响

提出了水树老化电缆的在线修复方法,讨论了在交变电场下修复液对水树的抑制作用及其绝缘修复机理。采用高频高压水针电极法对新样本、预修复样本和在线修复样本进行加速水树老化。老化一个月后,使用显微镜观察样本中水树形态并测量其水树长度。通过差示扫描量热法分析样本绝缘层的劣化程度,同时利用扫描电镜和能谱分析仪对比水树区域的微观形貌及化学结构变化。研究表明,在线注入有机硅修复液能有效地抑制水树的生长。在电场的作用下,修复液分子和水分子同时向强电场区域(如微孔、水树区域等)进行扩散并发生反应,消耗水分并且生成凝胶颗粒填充微孔,一定程度上缓解了绝缘的劣化。     

基于纳米SiO_2复合填充的交联聚乙烯电缆水树修复新技术

提出了一种在水树通道内自生成纳米Si O2复合填充物的电缆修复液,并将其修复效果与先期纳米修复液作了对比。采用水针电极法加速交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘水树老化,利用两种不同成分的纳米修复液对老化电缆样本进行修复。介质损耗和工频击穿电压测试结果表明,该新型修复液修复后样本绝缘性能提升更大。对修复前后的水树样本进行显微镜观测,证实了生成物对水树通道的填充效果。通过对修复液与水直接反应生成物和电缆样本击穿通道进行扫描电镜(SEM)分析,可看到新型修复液生成的纳米Si O2粒径更小,修复后电缆样本击穿通道内部的无机纳米颗粒团聚程度更低,分布更均匀。基于以上发现,证明了该新型修复液能够在水树通道内自生成纳米Si O2复合填充物,且修复效果优于先期纳米修复液,并提出了偶联剂界面连接模型对实验结果进行了解释。     

有机硅修复后水树电缆在电热老化下的电气性能和微观结构变化

为了研究电缆水树修复的长期效果,对修复和未修复的水树老化电缆样本进行了电热协同老化,对比分析了2组电缆样本的电气性能和微观结构变化。利用加速水树老化实验平台,采用水针电极老化法在交联聚乙烯(XLPE)电缆样本中生成了水树缺陷,对其中1组样本进行了注入式修复,对另1组样本则不做处理,之后利用电热协同老化实验平台对2组样本同时进行了电热老化。对电热老化前后样本的显微镜观测结果表明,电热老化2周时间后,修复样本的水树整体尺寸明显小于未修复样本;介质损耗因数的测试结果表明,电热老化2周时间后,修复样本的绝缘性能远高于未修复样本;对2组样本水树老化区域的扫描电镜(SEM)观测和能谱仪(EDS)分析结果表明,修复样本在电热老化2周时间后,水树空洞内部仍有修复生成的填充物与XLPE基体紧密结合。基于以上发现,证明了在电热老化过程中,水树空洞内的修复填充物能够有效抑制已有水树的继续生长并保持长期作用。     

硅氧烷对水树老化后的交联聚乙烯电缆的修复研究

采用了一种硅氧烷修复液对水树老化电缆进行绝缘修复,并对修复效果及水树尖端电场进行了分析和讨论。首先,采用水针电极加速老化系统对10kV交联聚乙烯(XLPE)电缆样本绝缘进行高频高压老化,直到电缆介质损耗因数达到20%左右。此后,通过压力注入式修复系统从老化样本缆芯注入修复液,修复液渗透进入绝缘进行修复。通过比较修复前后电缆介质损耗因数和击穿电压的变化,发现随着修复时间的延长,老化电缆的绝缘性能逐渐恢复到新电缆水平;同时,通过显微镜观察到水树空洞被反应生成的有机化合物有效填充,达到了消除绝缘层微孔中水分的效果。此外,通过修复液直接与水反应实验和电场有限元仿真结果,进一步证实该修复液能有效提升水树老化电缆的绝缘性能。结果表明,修复液能渗透到水树区并修复水树老化电缆。     

碱性溶液中电缆水树的生长特性与预修复效果研究

为了研究碱性溶液对电缆水树生长特性的影响及预先注入修复液对水树的抑制效果,使用pH值为13的氢氧化钠溶液对电缆样本进行加速水树老化,并对其中一个样本预先注入修复液。结果表明:碱性样本比中性样本水树长度更短,且水树孔洞密度小;碱性预修复样本比碱性样本的水树更短,且水树孔洞密度小。说明水树在碱性溶液中的生长速度比在中性溶液中的慢,水树孔洞更少,且预先注入修复液对碱性溶液下电缆中水树的生长有一定的抑制作用。     

基于硅氧烷的XLPE电缆水树修复方法研究

交联聚乙烯(crosslinked polyethylene,XLPE)绝缘电力电缆在经过长时间运行后会发生水树老化,降低电缆绝缘强度,威胁电力系统的安全稳定运行。笔者设计了一套XLPE电缆绝缘水树修复装置,利用硅氧烷修复液对电缆试样进行了修复工作,详细介绍了修复过程并深入分析了修复机理。然后仿真对比了修复前后不同类型水树区域的电场变化,测试了修复后电缆介质损耗角正切与绝缘电阻的变化趋势,接着对电缆进行了加速水树老化实验,利用光学显微镜观察老化后XLPE绝缘中的水树生长情况。研究表明:修复液与水能快速反应产生聚合物填充水树孔隙,逐步提升电缆整体绝缘性能;生成物的介电性能与XLPE接近,能显著改善水树区域特别是尖端的电场,抑制水树的进一步生长,有效延长电缆使用寿命。     

基于硅氧烷的XLPE电缆水树修复方法研究

交联聚乙烯(crosslinked polyethylene,XLPE)绝缘电力电缆在经过长时间运行后会发生水树老化,降低电缆绝缘强度,威胁电力系统的安全稳定运行。笔者设计了一套XLPE电缆绝缘水树修复装置,利用硅氧烷修复液对电缆试样进行了修复工作,详细介绍了修复过程并深入分析了修复机理。然后仿真对比了修复前后不同类型水树区域的电场变化,测试了修复后电缆介质损耗角正切与绝缘电阻的变化趋势,接着对电缆进行了加速水树老化实验,利用光学显微镜观察老化后XLPE绝缘中的水树生长情况。研究表明:修复液与水能快速反应产生聚合物填充水树孔隙,逐步提升电缆整体绝缘性能;生成物的介电性能与XLPE接近,能显著改善水树区域特别是尖端的电场,抑制水树的进一步生长,有效延长电缆使用寿命。     

有机硅水树修复对交联聚乙烯电缆绝缘理化性能的影响

为了研究电缆水树修复技术的长期作用效果,采用水针电极老化法获得水树老化交联聚乙烯(XLPE)电缆样本,对其中一组样本进行注入式修复,另一组不做处理,然后对两组样本同时进行电热老化实验,对比分析两组样本的微观结构和理化性能变化。显微镜观测结果表明,电热老化相同时间后,修复样本水树区域有修复生成的填充物存在。差示扫描量热(DSC)结果表明,电热老化使得XLPE熔程变窄,结晶度变小,电热老化相同时间后,修复样本的熔程和结晶度均大于未修复样本,并且修复样本的结晶速率大于未修复样本。分析认为修复液与水分子反应的生成物有效填充修复了水树空洞,并进一步限制了水分子的扩散迁移,一定程度上减缓了老化对材料的破坏。     

温度对电力电缆有机硅水树修复的影响

为了研究温度对电力电缆水树修复效果的影响,在不同温度下对水树老化交联聚乙烯(XLPE)电缆样本进行注入式修复,对样本的绝缘性能和微观结构进行对比分析。采用水针电极老化法获得水树老化电缆样本,分别在20℃、50℃和80℃下对老化样本进行注入修复,修复过程中定期对样本进行介质损耗因数测试。结果表明随着修复温度的升高,样本介质损耗下降速率加快,且高温下修复的样本介质损耗更早达到稳定值。通过扫描电镜(SEM)观测和能谱(EDS)分析可以看出,随着修复温度的升高,样本水树区生成的修复填充物分布更加密集。由此证明适当升高温度有利于修复液在XLPE层中的扩散反应,加速修复过程。     

XLPE电缆绝缘老化修复技术的工程应用研究

通过水针电极老化法加速XLPE电缆绝缘产生明显水树,采用一种硅氧烷修复液对水树老化XLPE电缆绝缘进行修复,比较了修复前后老化XLPE电缆绝缘的介损和直流泄漏电流,并通过显微镜和扫描电镜（SEM）对水树及其内部的填充物进行了观察。结果表明：修复液能扩散到水树内消耗水分,生成绝缘性能良好的填充物填充水树空洞,使介损和泄漏电流明显下降,绝缘性能逐渐恢复到接近老化前水平。利用修复液对老化样本绝缘进行修复,对现场运行老化电缆进行了绝缘修复实验表明,修复后电缆的介损和直流泄漏电流下降一半以下,显著提高了水树老化运行电缆的绝缘性能。     

一种加速XLPE电缆水树老化的新型水电极法

基于原有的水电极老化方法,提出了一种能有效加速XLPE电缆绝缘中水树生长的新型水电极法,并针对该方法的老化机制进行了讨论。采用改进后的新型水电极法老化XLPE电缆制作水树样本,测量老化过程中电缆样本的介质损耗正切角(tanδ)的变化。利用光学显微镜、红外光谱(IR)和扫描电镜(SEM)分析电缆样本中水树的微观结构和形貌变化,提出相应的微观老化模型。结果表明:采用改进后的水电极法生成的水树尺寸和微观形貌差异较小,水树长度在300~400μm之间,水树形貌为团状,水树缺陷内部微孔或通道的直径在几微米到几十微米之间。采用新型水电极法老化的电缆试样稳定有效,可生成符合典型结构和特征的水树,为进一步研究电缆绝缘老化机理提供了可靠的保证。     

可水解抗氧化剂对XLPE电缆修复技术长期性能的影响

为了研究可水解抗氧化剂对XLPE电缆修复技术长期性能的影响,本研究选取两种含不同抗氧化剂的修复液配方对水树老化电缆进行注入修复,并进行二次热老化,测试并分析修复与热老化前后电缆样本的电气性能变化。结果表明：两种修复液均能显著减小水树老化电缆的介质损耗因数、泄漏电流和电导率,增大击穿电压,其中添加可水解抗氧化剂的修复样本...     

交联聚乙烯电缆水树修复前后电缆微观结构的变化

针对XLPE电缆绝缘层水树区修复前后的微观结构变化,本文主要利用红外光谱检测技术(Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FTIR)观测新样本、老化样本和修复样本分子结构的变化,并阐明其变化原因。老化样本的红外光谱检测结果显示老化样本中水树区甲基(—CH3)、羟基(—OH)基团含量增加,C=O键吸收峰强度加强。说明在电缆老化过程中,电缆XLPE绝缘层存在分子键断裂和氧化降解。而在修复样本的红外光谱中,发现甲基、羟基和C=O键吸收峰强度明显地减弱,C-Si键吸收峰的强度略微增强。同时,利用扫描电镜(SEM)和X射线能谱分析仪对修复样本水树区进行分析,发现水树区中硅元素的原子百分比和重量百分比增加。即修复后电缆水树区的化学元素含量和分子结构发生改变,从而影响了电缆绝缘性能。     

交联聚乙烯电缆水树缺陷的修复方法研究

采用硅氧烷修复液修复交联聚乙烯电缆老化试样中的水树,进而分析修复效果及机理。将介质损耗因数为4%～6%,绝缘电阻7 500～10 000 MΩ的短电缆在7.5 kV 450 Hz交流电压下老化至介质损耗因数达到20%左右,绝缘电阻3 500～5 000 MΩ。然后用压力注入式修复装置把修复液注入缆芯对水树缺陷进行修复。以介质损耗因数、绝缘电阻和击穿电压为指标对修复效果进行评判;通过显微镜切片观察修复前后水树微观形态;通过仿真修复前后水树附近电场分布来分析和验证水树的修复机理。实验结果证明,修复液可以充分与电缆水树中的水发生反应生成胶状聚合物填充水树通道;修复后电缆介质损耗因数、绝缘电阻和击穿电压恢复到新电缆水平;改善了绝缘层电场分布;有效地抑制了水树生长。实验表明,该修复液可有效修复电缆中的水树缺陷,提高电缆绝缘水平。     

交联聚乙烯水树老化电缆电气性能与水树区域含水量的关系

为了深入了解交联聚乙烯(XLPE)水树电缆电气性能的变化特征,利用极化-去极化电流法测量老化电缆样本不同老化时期的直流电导率和0.1 Hz介损,并使用显微镜和红外光谱仪观测老化电缆样本水树区域含水量,研究不同水树老化时期的电缆电气性能和水树生长之间的关系。研究表明,老化电缆的电气性能和水树长度不呈正相关关系,而和水树区域含水量具有密切关系。     

XLPE粘弹性与水树自恢复后微观形貌变化的关联

为研究交联聚乙烯(XLPE)绝缘内部水树自恢复后的微观形貌变化与其粘弹性对水树自恢复的影响机制,室温下(20℃)对2组XLPE样本分别施加有效电压老化时间均为21天的持续性老化与周期性老化。实验结果发现:相较于持续性老化样本,周期性老化样本中水树产生了自恢复现象,其水树样本尺寸较短,而扫描电镜(SEM)观察到其水树区域的微孔却尺寸相对较大,分布也较为密集。通过动态热机械分析(DMA)测试和电场仿真,表明交变电场下XLPE内部弹性能量的不断累积与形变的逐渐增大,直至超过其弹性极限时将导致水树生长。周期性电压老化下的水树样本在撤去电压后,水分逐渐渗出水树区域,储存在水树通道和微孔内部的弹性能量逐渐消失,从而导致其水树尺寸明显小于持续电压老化下的水树样本。此外,老化过程中,水分多次重复进出已有的水树区域,对周围的XLPE基体造成机械疲劳损伤,是导致周期性老化样本水树区域微孔尺寸较大,分布密集的原因。     

催化剂对硅氧烷修复水树老化电缆长期效果的影响

为了研究不同催化剂与硅氧烷配合时,修复液对水树老化电缆修复效果的差异,选取甲基苯基二甲氧基硅烷(PMDMS)和一种长链硅烷,以及钛酸四异丙酯(TIPT)和长链苯磺酸两种催化剂,配制了4种不同配方的修复液,对水树老化电缆进行注入修复和二次老化,并通过工频击穿试验、水树形貌观测和傅里叶红外光谱测试分析短电缆试样绝缘的电气性能和微观结构变化.结果表明:4种配方的修复液均能抑制水树的生长,提高水树老化试样的击穿电压;长链硅烷搭配长链苯磺酸的修复液在绝缘层中的留存率最高,修复效果最佳;PMDMS搭配长链苯磺酸的修复液在绝缘层中的留存率最低,修复效果最差;最终证明当硅氧烷与催化剂在绝缘层中扩散速度相匹配时能够提高硅氧烷的留存率,增强修复液的长期修复效果.