交联聚乙烯电力电缆水树检测方法的计算机仿真分析

为了给交联聚乙烯电缆水树老化状态的检测和与监测技术奠定基础,针对XLPE电缆水树在线检测常用的3种方法(直流分量法、损耗角正切法、谐波分量法)进行了计算机仿真模拟,比较了3种方法的优劣。建议采用测损耗角正切与测谐波分量相结合的方法,全面分析判断电缆水树老化状态。     

交联聚乙烯电缆水树老化离线诊断方法的研究

分析了交联聚乙烯水树老化离线诊断方法,介绍了交联聚乙烯电缆中水树形成原因及其危害。交联聚乙烯电缆水树老化表现出的电气特性变化可以通过多种测试方法来检测和诊断。其中离线诊断方法发挥着主要的作用。电缆水树离线诊断方法主要包括超低频介损法、空间电荷法、残余电荷法和介电响应法。对于电缆的水树缺陷诊断,应提高方法的水树缺陷辨识能力并采用多种离线检测方法综合测量判断。     

高频电压加速XLPE电缆绝缘水树老化研究

在原有水浴法的基础上,采用高频电压对XLPE电缆进行加速老化试验,对老化后的电缆切片样品进行光学显微镜观察,并对不同老化时间电缆样品中的水树进行了统计分析。结果表明:XLPE电缆在高频电压下老化后,在人为孔洞附近会产生水树缺陷,随着老化时间的增加,水树数目增多,水树平均长度逐渐增加,其中电缆老化250 h后的水树平均长度为857μm。     

基于PDC法的核级中压电缆老化状态研究

对核级中压电缆开展热-水树和辐照-水树老化试验,基于PDC法对不同老化时间的核级中压电缆进行测试,得到不同电压下的电导率,并通过电导率得出不同老化条件下的非线性系数。结果表明：随着老化时间的增加,两种老化条件下电缆试样的非线性系数均呈逐渐增大的趋势。在热-水树联合老化条件下,随着老化时间的增加,O-H键的吸收峰强度增强,说明电缆试样水树老化越严重;在辐照-水树老化试验中,O-H键的吸收峰强度略有增强,说明水树老化程度有所增加。同时,水树老化电缆试样的红外光谱虽然在1 640 cm-1附近出现了O-H键的特征峰,但该峰值随着辐照剂量的增加变化较小。因此,红外光谱测试中O-H键吸收峰的结果不能良好地反映电缆的辐照老化状态,而只能反映水树老化状态。     

基于非线性的水树老化XLPE电缆绝缘状态评估

为研究XLPE电缆的绝缘特性,用极化-去极化电流(PDC)法对新电缆和经改进水针法制备的不同老化程度的电缆进行实验。实验发现:在极化电压相同的情况下,水树老化电缆的泄漏电流值和去极化初期电流值比新电缆高出至少一个数量级;随着极化电压的升高,新电缆的泄漏电流值基本上呈线性增大,而经过水树老化实验的电缆泄漏电流值呈非线性增大,且老化时间越长,非线性程度越大。定义了快速非线性(FNL)因子,以获取不同绝缘状态电缆非线性程度的差异,从而评估电缆的老化程度。同时,根据实验电缆的实际参数建立了水树老化电缆有限元模型,仿真结果很好地验证了由XLPE水树引起的水树老化电缆绝缘非线性变化的特性。     

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水树老化电缆介电响应下非线性研究

为了准确评估XLPE电缆的绝缘状态,利用极化-去极化电流法对不同水树长度电缆进行测试,并研究XLPE水树电缆介电响应时的非线性特性。通过测得的极化-去极化电流曲线及扩展Debye模型,对XLPE电缆的介质损耗因数(tanδ(0.1 Hz))和直流电导率(σ)进行计算,利用tanδ(0.1 Hz)和σ随电压变化趋势来反映XLPE电缆非线性特征,并分析了其非线性特征与水树电缆老化状态的关系。结果表明:水树电缆在时域的去极化电流和介质损耗因数在频域的低频段都表现出非线性特征,在频域下tanδ(0.1 Hz)的非线性特征比时域下σ的非线性更明显;XLPE水树电缆具有明显的从线性到非线性的转折电压,水树长度越长转折电压越低。上述特性可用于对XLPE老化电缆是否存在水树和水树严重程度进行判断。     

基于改进回复电压法的XLPE电力电缆绝缘水树老化评估

研究了一种改进的回复电压法评估方法——比率谱法。在传统油纸绝缘Debye模型的基础上,提出了带水树部分的XLPE电力电缆绝缘扩展Debye模型;仿真分析扩展Debye模型得出了不同水树长度和面积的比率谱;提出了运用比率谱最大值分布图分析电缆水树的具体状况;实验室条件下得到不同水树老化程度电缆的极化谱和比率谱。结果表明:比率谱最大值所处的充电时间tc对水树长度更敏感,而比率谱最大值的数值对水树面积更敏感;新电缆比率谱为一条相对平直的线,水树老化电缆比率谱则存在一个峰值;实验室测试得到的比率谱较好的反应了电缆绝缘水树的真实状况。     

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。     

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。     

信号注入法在中压电缆绝缘在线监测中的应用

为了提高电力系统运行的可靠性,实现电缆绝缘的在线监测以替代传统的停电定期检修是其发展的必然趋势。已有的在线监测方法都有一定的局限性,因此在已有研究的基础上提出结合信号注入法和介质损耗法的低频介损在线监测方法,并分别通过仿真和实验对其原理和效果进行了研究。仿真部分包括热老化和水树老化2种老化方式电缆绝缘的监测,以及考虑噪声、低频频率波动和谐波对仿真结果的影响。实验部分包括分别制作热老化和水树老化电缆样本,设计实验电路对仿真结果进行验证。最后通过样本微观测试,对实验原理进行机理分析。仿真和实验结果表明,对于不同类型的老化电缆,以及绝缘的不同故障,都可以通过注入低频信号响应的低频介损判断电缆老化程度。     

水树老化电缆的超低频介损不对称现象研究

水树是交联聚乙烯(XLPE)电缆老化的一种重要形式,基于短时极化/去极化电流(PDC)测试方法,分析了水树缺陷引起的极化/去极化过程中的超低频介损不对称现象。实验模拟电缆实际运行中遇到的老化情况,对实验室短、长电缆进行人工加速老化,分析电缆水树老化前后的低频介质损耗特性。为了进一步说明该现象,引入了超低频介损不对称系数(Kas)量化不对称程度,构建电缆等效电路模型协同Comsol仿真,对其加以分析。结果表明:水树老化会使得电缆极化超低频介损大于去极化超低频介损,呈现明显的不对称性。将电缆等效模型中去极化电路绝缘提升,Comsol仿真显示通过水树区域的电流减小。     

在运水树老化电缆绝缘性能提升技术的应用

基于硅氧烷的水树老化电缆修复技术为解决配网电缆老化问题提出了新的解决方案。介绍了水树老化交联聚乙烯电缆修复技术,分析了其在实际应用中对电缆绝缘性能的提升效果以及注入技术的相关检测手段,实际案例中运行电缆的现场修复测试结果表明,修复后老化电缆的绝缘性能有明显提升,并成功并网运行,说明该修复技术对老化电缆绝缘性能有良好的恢复作用。     

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。     

去极化电流法对10kV电缆绝缘老化诊断的研究

为了对10k V运行电缆绝缘状态进行简单、快速评估,提出一种基于去极化电流的诊断方法,对水树老化交联聚乙烯电缆绝缘状态进行评估,并对其诊断参数进行了研究。首先通过水树加速老化装置在电缆样本中生成明显的水树。然后采用虚拟仪器(Labview)配合Keithely皮安表与高压真空开关系统完成去极化电流控制采集平台的搭建。利用搭建的测试平台对不同长度和不同老化时间的电缆样本进行去极化电流测试,通过对去极化电流曲线的积分,提出了基于去极化电流放电量的电缆绝缘老化判别方法。结果表明:长电缆的去极化放电量远大于短电缆,老化电缆的放电量大于新电缆,且老化程度越严重,稳定后去极化电流值越大。说明该去极化电流法能准确有效判别电缆绝缘老化问题。     

高压交联聚乙烯电力电缆中水树产生原因及防范措施

<正> 交联聚乙烯电力电缆(简称 CV 电缆)在电性和热性方面均很优良,容易敷设,防灾性能也好,故被广泛用作输配电电缆。但是,在CV 电缆内部浸水的情况下长期使用,绝缘体内部就会产生水树,绝缘性能下降。为此,人们在解释这一现象的同时,也采取了必要的预防措施。本文论述了高压 CV 电缆水树产生的成因及相应的预防措施。     

高压电缆老化的诊断技术

本文简要介绍了高压电缆产生老化的各种原固.详细介绍了诊断高压电缆老化的测试技术.包括绝缘电阻、直流漏泄电流、tgδ、局部放电以及逆吸收电流和残存电压法等.并以交联聚乙烯绝缘电缆水树老化诊断为例,介绍日本目前已积累的数据及判断绝缘老化程度的参考指标.     

用有限元分析交联聚乙烯电缆中水树成长行为的研究

水树是电缆主绝缘的主要劣化现象之一,严重影响电缆的使用寿命。正确评价长有水树的材料的电场分布,对于理解水树的生长机理以及水树引起的介质击穿是非常重要的。采用具有不同物理化学性能的热老化XLPE电缆绝缘和与外加电场梯度方向成一定角度的非常规的水针电极结构进行水树枝加速老化实验,用有限元方法对水树加速老化实验中采用的结构模型进行数值电场分析,研究了水树尖端处电场增强对水树枝老化发展的影响。     

基于极化去极化电流法的水树老化XLPE电缆界面极化特性分析

为实现对水树老化交联聚乙烯(XLPE)电缆进行准确、快速的绝缘状态诊断,该文基于极化去极化电流法(PDC)研究水树老化电缆极化过程中电导电流的变化,分析因水树区域电导率与相对介电常数的变化导致的"水树-XLPE"界面极化特性。通过获取不同老化时间的电缆样本并进行了PDC测试,提取电缆样本的电导电流,分析"水树-XLPE"的界面极化特性及其对极化去极化电流测试的影响。研究结果表明:不同测试电压下水树老化电缆的电导率呈现出非线性,极化过程中老化样本的电导电流呈现出先增大后逐渐衰减至稳定值的趋势,且随着老化时间的增加,这一趋势也越明显。分析认为,测试过程中由于水树区域电导率与相对介电常数发生变化,导致"水树-XLPE"界面极化电流存在先增大后减小至稳定值的趋势,从老化电缆的极化去极化电流中提取的电导电流存在峰值,电缆水树老化程度越严重,这一峰值也越大。     

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。