聚乙烯绝缘电缆的辐照交联及其电荷积累行为

本文试图从辐射化学,高分子和绝缘材料等基础理论结合电缆试制实验研究来叙述用于电力电缆绝缘层的低密度聚乙烯,采用电子辐照使其交联的产生气泡和积累电荷进而导致放电破坏的现象,影响因素及抑制方法,希望对相关领域的研究者与有所帮助。     

聚乙烯绝缘电缆的辐照交联及其电荷积累行为

本文试图从辐射化学、高分子和绝缘材料等基础理论结合电线试制实验研究来叙述用于电力电缆绝缘层的低密度聚乙烯（LDPE）,采用电子束辐照使其交联时产生气泡和积累电荷进而导致放电破坏的现象、影响因素及抑制方法,希望对相关领域的研究者有所帮助。     

XLPE电缆绝缘老化检测方法拘研究

交联聚乙烯电力电缆（简称“XLPE电缆”）绝缘老化程度的判断对于保证电力系统的稳定运行至关重要。为了更好地掌握电力电缆的绝缘老化状况．保证输电线路的正常运行．研究TXLPE电力电缆绝缘老化常甬的检测方法．比较分析7各种检测方法的优缺点．最后提出了一种新的运用于XLPE电力电缆的联合检测方法。     

XLPE电力电缆综合绝缘诊断策略研究

长久以来,有关交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘现场试验或诊断被清晰的分为离线和在线两类,绝缘监测目标也往往以针对电缆本体或针对电缆附件区别对待。本文第一次提出针对电缆整体,在电缆整个运行期的综合绝缘监视方法,同时提出以在线监测为主,离线绝缘诊断为辅的综合绝缘评价策略,论证了推行这种策略的必要性。     

电荷陷阱对XLPE绝缘电老化特性的影响

交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)由于良好的电气性能而常被用作高压直流电缆的绝缘材料,但其内部缺陷形成的电荷陷阱会导致空间电荷积聚,从而加速绝缘材料的电老化。文中基于电荷陷阱对XLPE电缆绝缘电老化的影响,研究了电荷陷阱在XLPE电缆绝缘电老化过程的作用机理,并运用自由能增量理论定量地分析了电荷陷阱对电老化的影响。将电缆样品进行热老化预处理,得到具有不同电荷陷阱参数的XLPE样品,对其进行空间电荷测试和步进应力实验,验证了空间电荷陷阱和电老化进程之间的关系。结果表明,在XLPE电老化过程中,浅陷阱密度与材料的电老化速率正相关,而深陷阱对电老化过程起抑制作用。     

基于热重和拉伸实验的XLPE电缆绝缘热老化状态分析及机理研究

工况下交联聚乙烯电缆绝缘材料的老化会导致其较预期相对较早达到寿命终点,威胁输电系统的可靠运行。采用热老化来模拟工况环境下电缆的老化过程,选取100℃、120℃和140℃和160℃4个不同的老化温度,在每个温度点选取6个老化阶段,研究不同老化温度和老化时间对XLPE电缆绝缘试样性能的影响。通过热重和拉伸测试研究电缆的热性能、机械性能及其结构随老化程度的变化,得到电缆绝缘试样的热老化活化能、起始分解温度、最快分解温度、终止分解温度、断裂伸长率和拉伸强度等参数。研究结果表明:活化能、起始分解温度、最快分解温度和断裂伸长率对电缆老化状态较为敏感;随着老化温度从100℃增加到160℃,这些参数均呈现先略微增大后迅速减小的趋势,说明XLPE电缆绝缘材料热老化在低温范围以结晶作用为主,而在高温范围以热裂解为主。     

基于等温松弛电流法的XLPE绝缘电力电缆老化评估判据研究

XLPE绝缘电力电缆,特别是中压电缆在运行过程中可能产生水树枝等缺陷,并且进一步发展为电树枝,最终导致电缆击穿。除了常规的物理和化学评估方法以及在线监测等技术能够为电缆的状态评估和运行提供必要的判据,等温松弛电流法作为一种具有丰富物理内涵的方法也已经在国外的XLPE电缆老化状态以及寿命的评估方面发挥积极的作用。对目前国内外电缆评估的方法进行了简略的分析,着重介绍了等温松弛电流法的原理。在详细分析欧美等多个国家对等温松弛电流法老化状态评估的关键参数——老化因子A的基础上,初步研究了国产电缆在未老化的初始状态的老化因子以及热老化后的老化因子的变化。研究表明国产电缆在未老化时期老化因子就大于国外电缆的。论文初步分析了出现该现象的原因,为等温松弛电流法在我国的应用提供了必要的基础。     

硅橡胶电导特性对XLPE绝缘高压直流电缆终端电场分布的影响

交联聚乙烯(XLPE)绝缘高压直流电缆终端内各绝缘材料的电导率受温度和电场强度的影响差异较大,这是导致其电场分布复杂、研发难度大的关键因素之一。为此,利用多物理场耦合软件仿真计算了以不同性质硅橡胶为增强绝缘的高压直流电缆终端模型内的电场分布,分析了绝缘材料的电导特性对电场分布的影响与机理。研究结果表明:以高压交流电缆终端中常用的硅橡胶作为直流电缆终端的增强绝缘时,应力锥根部的硅橡胶内电场严重畸变,最大电场强度(简称场强)值约达到电缆本体平均场强的6.7倍;以具有合适非线性电导特性的硅橡胶做增强绝缘时,直流电缆终端内电场分布均匀,且最大场强点位于电缆XLPE绝缘内。说明应用电导非线性硅橡胶是解决XLPE绝缘高压直流电缆终端制造瓶颈问题的有效方法之一。     

交流聚乙烯绝缘电缆的低频测试

随着电力工业和城网建设的发展,XLPE电缆在配电网中得到广泛的应用,为了更好地使用交联电缆,促进城市配电网的发展,文章对XLPE电缆的测试工作进行了研究分析,指出XLPE电缆不应采用直流耐压法进行试验的理论依据,提出了低频测试的合理性及发展前景。     

水树老化XLPE电缆绝缘的修复技术及微观结构分析

为解决城市电网中的电缆绝缘老化问题,本文从电缆的缆芯压力注入一种有机硅液体以延长老化后交联聚乙烯(XLPE)电缆的寿命,对其实现方法、效果和微观结构变化进行了研究。讨论了水树的生长和修复原理,并对渗透的微观过程进行了分析。将新电缆试样进行水树加速老化形成明显的水树,通过修复液压力注入进行修复,修复后试样的阻性电流迅速下降,击穿电压提高。通过SEM(扫描电子显微镜)和XPS(X射线能谱分析)观察电缆切片,发现了水树区的胶状填充物,其成分为Si和Ti的氧化物。对现场运行电缆进行了绝缘修复实验,修复后介质损耗正切值明显下降。通过实验和微观分析说明,该方法对老化电缆的绝缘有较明显的改善作用,水树空洞生成的填充物具有良好的填充和绝缘性。     

硅橡胶电导特性对XLPE绝缘高压直流电缆中间接头内电场分布的影响

为改善交联聚乙烯（XLPE）绝缘高压直流电缆中间接头内的电场分布,通过添加纳米填料制备了用于制作电缆接头应力控制体的非线性硅橡胶复合材料。建立了高压直流电缆接头仿真模型,测试了各绝缘材料的电导特性,计算了电缆接头内的电场分布。研究结果表明,70 ℃时在各场强下未改性硅橡胶的电导率都小于高压直流电缆XLPE绝缘,故电缆接头内的最高场强点位于硅橡胶增强绝缘内,且最大场强远大于电缆本体绝缘的平均场强;以非线性硅橡胶做应力控制体增强绝缘时,超过一定场强后增强绝缘的电导率明显大于XLPE绝缘,保证了电缆接头内最高场强点永远位于XLPE绝缘内,且接近于平均场强。     

基于等温松弛电流的110kV电缆绝缘状态评估

为了评估现役电缆的绝缘老化状态及剩余寿命,利用等温松弛电流法测试了8根110kV交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆的去极化电流。通过获得的电流曲线初步判断了电缆绝缘的老化状态,随后基于等温松弛理论引入三阶指数衰减模型对电流曲线进行拟合,并通过拟合参数计算老化因子A。实验结果表明,交联聚乙烯电缆的绝缘状态可大致通过去极化电流曲线来判断,老化因子与交联聚乙烯电缆的实际运行年限呈近似线性关系,经历故障的电缆其老化因子则出现异常变大。由于老化因子综合考虑了电缆绝缘的不同极化过程,因此可较为准确地评价高压电缆的老化状态,但其评价标准有待进一步细化。     

XLPE电缆绝缘老化临界时间现象及其动力学仿真

为深入探究交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆绝缘的老化特性,评判XLPE电缆绝缘的老化程度,文中对110kV XLPE电缆绝缘在135℃进行加速老化实验,采用拉伸试验表征XLPE断裂伸长率的变化规律,采用傅里叶变换红外光谱表征XLPE中羰基浓度与抗氧剂含量的变化规律。结果表明,XLPE电缆绝缘老化存在临界时间现象,即随着老化时间的增长,XLPE断裂伸长率由缓慢下降转变为快速下降,羰基浓度由缓慢增大转变为快速增大,临界时间均为2016h;而抗氧剂含量则随老化时间逐渐下降,不存在拐点。基于链式自由基理论,建立考虑抗氧剂反应过程的XLPE热老化动力学模型,进一步仿真计算XLPE电缆绝缘热老化过程中抗氧剂含量和羰基浓度的变化过程,仿真计算结果能够很好地吻合实验结果。研究结果表明抗氧剂含量可用于表征XLPE电缆绝缘的老化程度。     

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。     

基于低秩矩阵填充的XLPE电力电缆寿命评估

提出一种基于低秩矩阵填充技术的XLPE电力电缆寿命评估方法。该方法可有效应对传统算法所不能处理的不同厂家对电缆样本检测指标类别不统一导致的小样本寿命评估问题。在本文提出的评估方法中,首先以单一电缆样本检测指标及其寿命为列向量建立信息矩阵。然后,通过将该信息矩阵分解为一个低秩矩阵与一个稀疏的噪声矩阵的方式实现对目标电缆样本的寿命评估。仿真实验验证了该XLPE电力电缆寿命评估方法的准确性与鲁棒性。     

XLPE电缆水树老化及其诊断技术的研究进展

交联聚乙烯(XLPE)电缆的水树老化是导致电缆绝缘水平下降和运行寿命缩短的主要诱因之一。本文对交联聚乙烯电缆的水树老化及其诊断技术的研究进展进行了回顾,首先介绍了交联聚乙烯电缆中的水树老化现象及其潜在的危害,对水树的定义、特征、生长机理及其生长过程中的影响因素等方面的研究成果进行了阐述,并指出了水树与电树之间潜在的相互转化关系。其次,分析并比较了水树的各种诊断技术,包括微观表征、传统介电性能测试以及新型诊断测试技术。最后,探讨了电缆的水树老化及其诊断技术未来的研究方向。     

热老化对交联聚乙烯电缆绝缘中水树的影响研究

热老化过程不但会影响交联聚乙烯电缆绝缘的电磁学和物理化学性能,还对绝缘内水树的产生与生长有着一定的影响。通过研究热老化过程对XLPE电缆绝缘中的水树现象的影响,以及在几个有可能的影响因素当中,哪个因素对水树现象的影响最大。实验结果表明,在与XLPE电缆绝缘的热老化有关的各种因素对水树现象的影响中,热氧化对XLPE电缆绝缘表层水树的产生和生长的影响最大。尽管热氧化所引起的缺陷有可能就是XLPE电缆绝缘中水树生长过程中的起始点,但是它在一定程度上抑制着水树的成长,甚至有着"水树延迟效果"的美称。     

基于模糊聚类法的XLPE高压电缆绝缘老化状态评估

目前已有较多针对高压电缆交联聚乙烯绝缘的试验室加速老化研究,但评价服役电缆绝缘老化状态的相关研究少.为此,对22根110 kV服役电缆的绝缘进行了机械拉伸、交流击穿、热重分析、红外光谱等与绝缘老化密切相关的多个影响因子的检测,并通过线性回归方法分析,选取断裂伸长率、击穿场强、热分解温度、羰基指数和熔融温度5个强相关的影...     

考虑电导损耗对高压XLPE海缆低频介电特性的影响

随着海上风电的快速发展,高压XLPE海缆在海洋输电系统中承担着传输电能的重任。为了研究热氧老化对高压XLPE海缆频域介电特性的影响,本文在135℃下对XLPE试样进行加速老化试验,分别对不同老化程度的高压海缆XLPE试样进行频域介电特性测试。在分析实测试样介电特性时,发现有大量电导损耗和极化损耗相互叠加于中低频域内,影响了应用频域介电特性评估高压XLPE海缆绝缘老化状态的准确性。针对这一问题,本文推导出分离介电响应数据中电导损耗和极化损耗的方法。最后探究电导损耗对模型参数辨识精度的影响,并提出表征老化程度的特征参数。结果表明：高压XLPE海缆的频域介电曲线随着老化程度加深而向高频方向移动,且低频段内弥散现象越发明显;将复介电常数虚部中的电导损耗去除后能够提高Havriliak-Negami(H-N)模型参数辨识的精度;提取的特征参数弛豫强度?ε和高频介电常数ε∞能够表征高压海缆XLPE绝缘的老化状态,可实现高压XLPE海缆绝缘老化的评估。