交联聚乙烯电力电缆电树枝生长的混沌特性分析

采用实际的XLPE电缆作为试验样品,以针尖模拟电场应力的集中,开展了工频12～21kV电压和常温到70℃下的电树枝化试验;引入了混沌理论分析电树枝生长的过程,并以电树枝局部放电单位时间内的最大放电量和总放电量作为分析对象,结合电树枝的生长的物理机理,分析了电树枝生长的混沌特征。结果显示XLPE电缆电树枝的生长过程具有确定性混沌特性,电树枝混沌特征的最大Lyapunov指数和关联分形维数值表现出随树枝分形维数的增大而减小的趋势。     

高温下电压稳定剂对交联聚乙烯电树枝化及局部放电特性的影响

为了研究高温环境下电压稳定剂对交联聚乙烯电树枝化及局部放电特性的影响,该文制备了含质量分数为1%的电压稳定剂的交联聚乙烯（XLPE）共混试样,通过设计的高温环境下电树枝实时观察与局部放电同步测量系统,研究不同试样在30℃、50℃和70℃下电树枝的引发、生长及其局部放电特性。结果表明,试样在高温下引发的电树枝呈现典型的枝状结构。随着温度的升高,试样起树电压降低,电树枝生长速度加快,分枝数量减少,局部放电量和放电重复率显著增大。电压稳定剂的添加对电树枝的引发、生长和局部放电有明显的抑制作用。利用陷阱理论和量子化学计算,研究发现电压稳定剂的加入使得试样内部陷阱能级降低,陷阱密度增加,因其特有的量子化学特性,高能电子缓冲能力增强,空间电荷积累减少,从而使得交联聚乙烯材料的耐电性能得到提升。     

芳香族化合物含量对交联聚乙烯绝缘电树枝及局部放电特性的影响

为研究芳香族化合物(aromatic compounds,ACs)添加剂含量对交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)绝缘电树枝劣化与局部放电特性的影响,制备了含有不同含量ACs添加剂的XLPE绝缘,探究了其在交流电压下电树枝生长形貌与局部放电特性。研究结果表明：ACs添加剂减弱了XLPE绝缘局部放电强度,抑制电树枝生长速率,增强绝缘耐电树性能,提升工频击穿场强;但过高的含量会使XLPE绝缘耐电树特性和击穿场强均出现下降趋势。基于密度泛函理论计算了ACs添加剂的静电势分布与激发态能级,表明此类添加剂利用局部放电产生的紫外波段能量引发夺氢反应,促进绝缘低密度区内的聚乙烯分子链进行再交联反应,形成网状分子链结构,阻止绝缘低密度区扩大,进而抑制绝缘电树枝劣化。     

直流电压下XLPE电树枝化过程中的局部放电特性

为揭示XLPE直流电缆绝缘中电树枝生长与局部放电之间的相关性,该文基于针–板电极结构建立直流电树枝生长与局部放电实验,并通过油浴循环研究温度对直流电树生长与局部放电特性的影响。此外,借助电树枝放电的气–固两相电荷仿真模型,探讨空间电荷与温度对直流电树枝放电的影响机制,揭示直流电压下局部放电驱动的电树枝生长机理。研究表明,当直流电树枝发展至地电极附近时,会因在地电极附近形成的介质阻挡层而“转向”沿水平方向生长。同时,当电树枝沿电场方向生长时,放电强度会增大,而沿垂直电场即水平方向生长时,放电量保持稳定,甚至会出现因新旧电树枝通道的产生与自愈造成放电强度波动。根据气–固两相电荷仿真,表明温度是影响直流电树枝生长的一个关键因素。一方面,温度升高使固体绝缘中电荷的迁移扩散速度加快,针尖处电场增强,增幅达45%;另一方面,高温下电树枝气体通道内电子碰撞电离加剧,带电粒子浓度与放电电流增加,提升了直流电树枝放电强度,加快了直流电树枝发展。     

低频电压下XLPE电树枝生长及局部放电特性

低频电缆作为柔性低频交流输电系统中的关键设备,其绝缘介质在低频电压下的特性对电缆的设计和运行具有重要意义。为了研究低频电压下交联聚乙烯（XLPE）电树枝的生长及局部放电特性,设计并搭建了不同频率下电树枝生长实时观测和局部放电同步测量系统,探究了XLPE试样分别在20、30、40、50 Hz频率下电树枝的引发、生长及局部放电特性。结果表明：电压频率对XLPE电树枝生长及局部放电特性的影响有明显规律性。在20～50 Hz范围内,随着频率的降低,XLPE的起树电压略有升高,但电树枝生长速度加快,损伤面积增加,局部放电量和放电次数增大,放电相位分布基本不变。     

交联聚乙烯电缆局部放电的在线检测

针对交联聚乙烯(XLPE)电缆局部放电在线检测存在的问题,结合国内外电缆局部放电在线检测方法的研究和应用情况,进行分析和比较,提出了XLPE电缆局部放电在线检测方法.分析结果表明:对XLPE电缆的局部放电进行在线检测是及时发现故障隐患,预测运行寿命,保障电力电缆安全可靠运行的重要手段.     

交联聚乙烯电缆绝缘电树枝化后热分析研究

为了研究交联聚乙烯电缆绝缘电劣化引发电树枝后对材料聚集态的影响,通过差示扫描量热法技术对劣化前试样、松枝状电树枝、稠密枝状电树枝、稀疏丛状电树枝及丛林状电树枝试样的电树区域与非电树区域进行了研究.结果表明,经过电劣化后材料的熔融峰温均低于劣化前试样;各种类型电树枝电树区域的熔融热焓均高于非电树区域,而各类电树枝电树区域...     

交联聚乙烯电缆绝缘中的导电和非导电型电树枝

研究发现,交联聚乙烯中存在导电型、非导电型和混合型三种电树枝,分别对应于不同的生长机理,主要取决于介质的聚集态和施压频率等.实验表明,均匀结晶态中的电树枝为导电型,非均匀结晶态大球晶界面的电树枝为非导电型;频率会促进非导电型电树枝的发展,但对导电型电树枝的引发与生长不产生显著影响.非导电型电树枝引发过程较弱时,会缓慢发展成为混合型.研究分析证实,空间电荷限制下的树枝尖端微击穿是深入到晶体中的导电型电树枝缓慢发展的主要过程,局部高温高压气体沿晶界弱区迅速膨胀、树枝通道中的局部放电和电荷复合等是非导电型电树枝发展的主要过程.     

交联聚乙烯中水树枝向电树枝的转化

水树枝老化是运行在潮湿环境下的聚烯烃电力电缆发生绝缘击穿的主要诱因,水树枝在一定情况下可能引发电树枝,进而导致绝缘击穿。该文主要研究水分和水树枝劣化对交联聚乙烯(cross-linked Polyethylene,XLPE)中电树枝引发生长的影响。选用过氧化物交联聚乙烯作为实验材料,用水针电极、高频加速老化的方法培养水树枝,采用计算机实时显微数字摄像系统观测电树枝的引发和发展。分别研究了湿润水树枝和干燥水树枝在不同电极类型(水针电极、钢针电极)、不同电压下(15、20 kV)向电树枝的转化规律。实验研究发现：就电树枝的平均引发时间而言,未劣化试样最短,湿润水树枝试样最长,干燥水树枝试样介于二者之间;就电树枝引发率而言,干燥水树枝试样最高,湿润水树枝试样最低,未劣化试样介于二者之间;采用水针电极时,3种试样引发的电树枝均为枝状。结合对比3种试样中电树枝的形态,研究了湿润水树枝和干燥水树枝中电树枝的引发和生长机制。     

电缆用交联聚乙烯结构的研究

本文对交联聚乙烯电缆绝缘用的三种低密度聚乙烯的结构采用GPC、13~CNMR、FT-IR、动态粘弹谱等谱析技术进行了分析,结果发现国产的Q200LDPE分子中含的支链种类和各种双键的含量与美国的4201和日本的510等相比存在比较明显的差别,造成了相应的交联聚乙烯结构与性能上的差异.     

交联聚乙烯绝缘中树状放电的试验研究

本文旨在阐述用快速宽频带测量系统及影视技术对交联聚乙烯绝缘材料中树状放电的试验方法。证明有丛状放电和枝状放电两种形式。给出两种放电形式的不同特征。通过测量放电脉冲参数的变化，研究树状放电的机理。从而提供探索固体有机绝缘材料老化过程检测的新途径。     

考虑频变参数的交联聚乙烯电缆中局部放电传播特性的时域分析

为研究电力电缆中局部放电脉冲的传播特性,并综合考虑导体集肤效应和半导体层等因素的影响,总结了单芯交联聚乙烯(XLPE)绝缘电力电缆的频变模型。为进一步将该模型应用于时域分析中,使用矢量拟合方法对解析模型进行有理化近似。在拟合结果的基础上,提出了等效的Г型集总参数电路模型。基于该电路模型对具有不同复介电常数半导体层的中压XLPE电缆进行仿真,并与采用ATP中改进的J-Marti模型计算结果进行了比较,同时还对Gauss型和不对称型两类放电脉冲的传播特性进行了研究。计算结果表明:电缆中的高频局部放电脉冲幅值具有较强的衰减;在色散因素的影响下,Gauss型脉冲会产生不对称现象;所述模型能够对电缆中的局部放电传播特性进行分析,为电力电缆的局部放电检测带宽和故障诊断提供参考。     

XLPE电缆及其中间接头中局部放电电磁波传播特性的数值分析

局部放电(PD)检测和定位对电力电缆绝缘状态监测具有十分重要的意义,有必要建立一个精确的电缆模型对局部放电电磁脉冲的传播特性进行分析。考虑到电缆结构的复杂性,难以得到高精度的等效电路模型,因此采用数值电磁方法,通过构建良好的电缆模型,在时域中分析电缆及其中间接头的局部放电电磁波的传播特性,并对其传播特性进行仿真,计算局部放电源沿不同方向传播产生的电场,将计算得到的电缆中的PD信号波形与接头模型中的信号波形进行对比。结果表明,局部放电产生的电磁波在电缆和电缆中间接头中的传播规律存在很大差异,因此,在电缆局部放电检测与定位时要考虑电缆中间接头的影响。     

交联聚乙烯电力电缆绝缘中电树枝的分析方法

研究交联聚乙烯(XLPE)电力电缆绝缘中电树枝产生后对材料形态的改变具有重要的意义。通过对国内外关于XLPE中电树枝的研究方法的深入分析,并结合实验室得到的电树枝试样具体情况,指出了目前电树枝通道分析方法所存在的问题,提出了进一步分析的方法和研究的目标。     

温度对聚乙烯水树枝老化特性的影响

为研究温度对PE水树枝老化特性的影响,选用低密度聚乙烯(LDPE)、过氧化物(DCP)交联聚乙烯(XLPE)作为试验材料。在室温(20°C)、40°C、60°C、80°C 4个温度下,采用水针电极法培养水树枝,用金相显微镜观测水树枝形态,并统计水树枝尺寸和引发率。研究发现,在60°C以上,温度对PE水树枝老化特性影响显著;水树枝的引发率随温度的升高先减小后增大;水树枝的尺寸随温度的升高总体呈现增大的趋势;LDPE和XLPE的试验得到类似的结果,但XLPE的抗水树枝老化性能优于LDPE。同时研究发现,随温度的升高,材料的力学性能大幅下降。经分析认为,交联限制大晶块的形成,使材料的力学性能增强,是XLPE抗水树枝化性能优于LDPE的两个主要原因;高温下两种材料力学性能下降、微孔膨胀、水分和盐离子的加速扩散是高温下水树枝劣化加速的主要原因。     

化学交联方式对聚乙烯水树枝老化特性的影响

为研究化学交联对聚乙烯水树枝老化特性的影响,选用低密度聚乙烯（LDPE）、过氧化物交联聚乙烯、硅烷交联聚乙烯作为试验材料。采用水针电极法培养水树枝,用金相显微镜观测水树枝的形态,并统计了水树枝的尺寸和引发率;同时观测了试样的结晶形态,测定了试样的结晶度、交联度和杂质质量分数,并对比分析了交联前后及不同交联方式试样的电气...     

交联聚乙烯电力电缆水树产生机理、检测及预防

分析交联聚乙烯电力电缆绝缘中水树产生的机理及检测方法,并对如何防止绝缘中水树产生提出了解决措施。     

PE/MMT纳米复合材料的电击穿与耐局放性能

为了研究具有优异热、力学性能的聚合物/层状硅酸盐(PLS)纳米复合物的介电性能,采用熔融插层法制备了低密度聚乙烯/蒙脱土(LDPE/O-MMT)纳米复合材料,试验研究了它的击穿性能和耐局部放电性能,并对击穿场强进行了威布尔(Weibull)分析。对比试验表明:加入相容剂的纳米复合材料的击穿强度明显高于纯聚乙烯,尤其是在试验温度为60~90°C的范围内,前者的击穿场强为后者的1.35~1.70倍;在相同测试条件下,纳米复合材料的放电量和放电次数都小于纯聚乙烯。通过对比试验研究证明:纳米蒙脱土改性聚乙烯具有更高的介电强度和更好的耐局放性能。