电压稳定剂对电缆附件三元乙丙橡胶本体与绝缘界面耐电性能影响EI北大核心CSCD

三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene monomer,EPDM)增强绝缘作为高压电缆附件中的关键部件,其电树枝化和绝缘界面沿面放电问题严重。为改善EPDM本体和绝缘界面的耐电性能,采用4种电压稳定剂对EPDM进行改性,系统地研究电压稳定剂对EPDM交流耐电树枝性能和交、直流击穿强度的影响,探究电压稳定剂的抗迁出性以及电压稳定剂对压力下EPDM直流击穿强度和沿面击穿电压的影响。结果表明,4种电压稳定剂均能提高EPDM的交流电树枝起始电压,并抑制电树枝生长;电压稳定剂对EPDM交流击穿强度改善的作用有限,但均能提高EPDM的直流击穿强度;该文所选电压稳定剂能参与交联反应并接枝在EPDM大分子上,因此具有良好的抗迁出性;随着外施压力的增大,EPDM直流击穿强度先增大、后减小,且高压力下电压稳定剂作用效果有所削弱。沿面击穿实验结果表明,4种电压稳定剂对于EPDM表面击穿电压有提高作用,且对EPDM-交联聚乙烯绝缘界面击穿电压的改善效果更加显著。     

用新型电压稳定剂提高聚乙烯树枝化性能的研究

作者合成了新型电压稳定剂二茂铁衍生物,并详细研究了二茂铁及其衍生物对聚乙烯(PE)和交联聚乙烯(XLPE)的树枝起始电压和介电性能的影响。结果表明:二茂铁衍生物含量为1％时,可使PE和XLPE的树枝起始电压分别提高61％和43％;可使PE的击穿强度提高16％;添加剂对PE的不同频率下的tgδ影响不大;而且添加剂和聚乙烯有较好的相容性和热稳定性,它经80℃33天热处理后比纯聚乙烯热处理后的树枝起始电压高72.4％。最后,比较了添加剂和聚乙烯的电离电位值,证实它是较好的电压稳定剂,可应用于电力电缆,具有一定实用价值。     

电缆中间接头硅橡胶电树枝生长与形貌特性研究

电缆中间接头硅橡胶(SiR)电树枝的生长已经成为影响交联聚乙烯(XLPE)电缆安全运行的主要因素。本文针对一起电缆中间接头电树枝引发的绝缘击穿故障,模拟研究了SiR绝缘橡胶件的高压屏蔽电极纵向合模缝位置存在气泡对SiR电树枝产生的起始电压及其形貌特征的影响。结果表明:气泡显著降低了SiR电树枝的起始电压,在起始阶段较易产生树枝状和松枝状电树枝,并呈现阶跃式增长。研究成果对降低电缆电树枝生长引发的绝缘击穿事故具有一定的理论与工程价值。     

电压稳定剂及其含量对高压直流用500kV XLPE电缆材料绝缘性能的影响

该文研究了4-正丙基苯甲酸电压稳定剂及其含量对高压直流用500kV交联聚乙烯（XLPE）电缆材料绝缘性能的影响。采用500kV XLPE直流电缆料,通过溶液共混法和热压法制备电压稳定剂含量分别为0%、1%、3%和5%的XLPE试样,对试样进行了空间电荷、直流电导率、直流击穿、介电性能、机械性能和差示扫描量热实验。结果表明：添加4-正丙基苯甲酸电压稳定剂可以有效抑制XLPE试样中空间电荷的积累,减小材料的直流电导率并提高其绝缘寿命指数,且电压稳定剂含量为1%时XLPE试样的直流击穿场强和寿命指数最大;随着电压稳定剂含量的增加,试样的直流击穿场强先增大后减小,相对介电常数和介质损耗逐渐增加,且频率对材料相对介电常数作用更加明显;试样的机械性能和结晶度呈现出相反的变化趋势。量子化学计算表明,电压稳定剂具有正电子亲和能和较窄的分子带隙,电压稳定剂分子极性较大,添加后有利于在试样内部引入陷阱,从而有效提升了电缆绝缘材料的电气性能。     

电压稳定剂对交联聚乙烯直流绝缘性能的影响

电压稳定剂多用于交流电缆用交联聚乙烯(crosslinked polyethylene,XLPE)绝缘材料,尚未有研究系统探索电压稳定剂在直流电缆XLPE绝缘中应用的可行性。为了研究电压稳定剂对XLPE直流绝缘性能的影响,选取一种可接枝的芳香酮化合物(aromatic ketone compound,AKVS)作为电压稳定剂。通过熔融共混和热交联方法制备含有AKVS和抗氧剂的XLPE-A试样,以仅含抗氧剂的XLPE试样为参照,测试电压稳定剂对XLPE红外吸收光谱特性,以及不同温度下的直流击穿强度、电导特性和空间电荷积累特性的影响。实验结果表明:AKVS分子在热交联过程中能通过其乙烯基上的化学反应接枝到XLPE分子上;含有AKVS的试样不同温度下的直流击穿强度均得到大幅度提高;AKVS使XLPE电导率的温度依赖性略有增大,但对直流电缆绝缘层电场分布的负面影响并不明显;含有AKVS的试样空间电荷的分布相对更均匀、积累量相对减小,电荷消散速度相对更快。该文提出一种将电压稳定剂应用于直流电缆XLPE绝缘的方法,可以作为其他改性方法的有益补充。     

自由基清除剂作聚合物电压稳定剂的实验研究

研究了温度和自由基清除剂的含量与聚乙烯试样的电树枝起始电压的关系,聚丙烯薄膜的电老化过程中,在双对数坐标下,自由基粒子数密度n和击穿强度分别随老化时间线性增加和减小。n可作为评定聚合物电老化和最终破坏的一个重要参数。自由基清除剂能有效地提高聚乙烯的高温电树枝起始电压。     

XLPE绝缘电力电缆在交流电压下叠加冲击电压时的绝缘特性

本文讨论ＸＬＰＥ绝缘电缆在交流电压下遭受叠加冲击电压时,树枝起始和击穿电压的特性。树枝起始的试验是在装有针形电极模的实验室样品上进行的;而击穿试验则在电缆实体上进行的。结果表明：产生冲击树枝的场强取决于已施加交流电压场强的数值、冲击电压的极性以及叠加瞬间的交流电压峰值。虽然冲击电压的极性会影响树枝的起始,但是在通常情况下,树枝起始场强是随着已施加交流电压场强的增加而降低。引用空间电荷的作用和所施加冲击电压的影响,对此现象加以论述。已证实只要已施加交流电压场强不超过５００ｋＶ电缆绝缘的工作场强,电缆实体绝缘的冲击强度就不会受已施加交流电压场强的影响。但是与未施加交流电压场强的绝缘相比,在施加冲击电压之前电缆绝缘上已有较高的交流电压场强,则其击穿强度将降低。     

尖端及气隙联合缺陷下XLPE材料电树枝起始特性及其影响因素研究

交联聚乙烯(XLPE)中内部缺陷是导致电缆中电树枝产生的主要诱因,而电树枝的出现将造成电缆绝缘的整体失效,探寻不同绝缘缺陷特征对电树枝起始的影响规律及机理,可为设计、生产环节中改善电缆绝缘提供理论依据。考虑到凸起及气隙的联合缺陷为电树枝引发的主要诱因,本文搭建了针-电极短电缆实验平台以模拟缺陷下电树枝的引发及生长,并建立了缺陷下电应力物理模型,明确了缺陷模型下各缺陷特征对电树枝起始发展的影响规律。研究表明：XLPE电缆中半导体层缺陷的最大电场分布可采用针-板电极下最大场强Mason模型进行描述;由实验及数值化模型结果分析出缺陷的突刺曲率、微孔压强及材料耐受阈值ΔW₀与电树枝起始电压呈正相关,可分别从制造工艺、安装铺设等过程中调控三类缺陷特征,以提高实际工程中XLPE电缆的抗电树枝老化能力。     

温度和电场对XLPE与纳米MgO/XLPE电树枝生长过程中局部放电特性的影响

以交联聚乙烯(crosslinkedpolyethylene,XLPE)和纳米Mg O颗粒添加质量分数为0.5%的交联聚乙烯(MgO/XLPE)为研究对象,研究温度和电场对这2种材料在工频电场下电树枝生长和局部放电特性的影响。此外,该文给出一种基于色度图的局部放电信号提取方法,可以有效反映整个电树枝生长过程中放电相位与幅值的时间分布特性。研究结果表明:当温度升高时,XLPE材料中的电树枝形态由较小的枝状发展为丛状,进而发展为较大的稀疏丛状;同时,因高温下材料聚集态改变,这可能会造成电场畸变,使得高温下局部放电强度增强。当电压增大时,XLPE材料中的电树枝形态由丛状发展为较大的枝–松状,且局部放电强度增加,这与针尖电场以及树枝端部电场的增大有关。此外,纳米Mg O掺杂削弱了高温下的局部放电强度,但由于Mg O/XLPE纳米复合材料在高温下的电气绝缘强度低于XLPE,这促进了高温下Mg O/XLPE材料中电树枝的生长。因此,尽管纳米MgO掺杂削弱了高温下的局部放电,但其对交流电树枝的生长没有明显的抑制作用。     

交联聚乙烯电缆中电树枝仿真与场强计算

交联聚乙烯(XLPE)电力电缆的树枝状老化研究(尤其是电树枝老化)是诊断电缆绝缘故障的有效方法.文中采用针板模型模拟电缆绝缘中电树枝的产生,并通过ANSYS软件计算不同曲率半径及不同电压等级下起始状态针尖处的场强分布.最后,根据实验室所搭建的实验系统观察不同电压下绝缘中电树枝的起始发展情况.     

XLPE及XLPE/MgO纳米复合材料的击穿强度与力学性能的比较研究

对比研究了氧化镁/交联聚乙烯电缆绝缘复合材料和传统的交联聚乙烯材料的击穿强度、力学性能、形态与分布、热稳定性和结晶度。结果表明,与传统交联聚乙烯相比,纳米复合材料的直流击穿强度、交流击穿强度、拉伸强度和初始分解温度分别提高了约20%、8%、7%和10%,介电常数和介质损耗因数基本不变,表明氧化镁纳米粒子的加入可提高电力电缆绝缘材料的击穿强度、力学性能和热稳定性。     

硅橡胶绝缘介质中电树的特性研究

电树枝的生长是聚乙烯(PE)和交联聚乙烯(XLPE)电力电缆绝缘电老化的主要原因。电缆附件中结构复杂、电场分布不均匀,其主绝缘材料———硅橡胶长期处于高场强下。因此,非常有必要研究硅橡胶绝缘介质中电树枝的生长特性及机理。笔者选取了电缆附件应力锥的硅橡胶材料作为试验样本,研究了其电老化现象。实验过程中采用了典型的针—板电极,通过施加直流和交流电压以及改变试验参数等方式促进电树枝的生长。实验中使用数字显微成像系统实时拍摄了电树枝的整个生长过程。结果表明:硅橡胶绝缘介质中由硅的化合物形成的电树枝通道是绝缘的,完全不同于PE和XLPE电力电缆中具有导电或者半导电性质的碳化通道;电树枝的生长速度和结构完全依赖于试验电压种类、交流电压幅值和电源频率,随着电压幅值以及电源频率的增加,生长速度明显增快。     

温度梯度下海底电缆交联聚乙烯绝缘电树枝特性研究

由于交联聚乙烯（XLPE）主绝缘较低的导热系数与海水较低的温度，极易在海底电缆绝缘内形成较大的温度梯度，温度梯度的形成将导致XLPE聚集态及介电特性的径向差异，从而影响电树枝劣化过程。为掌握温度梯度下XLPE的电树枝特性，搭建了10～90℃内的温度梯度电树枝实验平台，测量了不同温度梯度下XLPE的电树枝起始及生长特性。结果表明：不同温度梯度下的针尖电场变化及XLPE聚集态改变会影响电树枝的起始电压，且随着温度梯度的增大，电树枝的主形态呈现出藤枝状、丛林-藤枝混合状及丛林状之间的渐变特性。     

高压XLPE电缆绝缘V t特性研究综述

交联聚乙烯（cross linked polyethylene,XLPE）绝缘电力电缆是输电线路的重要电 力设备。针对高压交流和直流电缆系统的运行现状,介绍了运用V t特性（击穿电压与击穿时间的关系）曲线描述XLPE电缆绝缘的电老化寿命模型,分析了国内外高压交、直流XLPE电缆绝缘V t特性的研究方法及相关结果。已有的研究结果表明,交流XLPE电缆绝缘的电老化寿命指数n值在9~25之间,直流XLPE电缆绝缘的电老化寿命指数n值在13~20之间。国内目前尚未见有关直流电缆绝缘V t特性研究的文献报道。     

以自由基清除剂作为电压稳定剂的作用机理的研究

本文所选择的电压稳定剂能够有效地提高低密度聚乙烯电树枝起始电压,并能延长其在准均匀电场下的绝缘寿命。红外光谱的结果表明它影响聚乙烯的结晶峰的形状和位置。文章最后从化学的角度讨论了在电老化中自由基清除剂的反应机理。     

电压稳定剂提高PE/XLPE绝缘耐电性能研究综述

随着聚合物绝缘电力电缆电压等级的逐步提升,人们对聚合物绝缘材料的耐电性能提出更为严苛的要求。添加电压稳定剂是提高聚乙烯(PE)和交联聚乙烯(XLPE)绝缘材料耐电性能的重要方法之一,该方法具有丰富的使用经验和较好的价格优势,且新技术的不断涌现为电压稳定剂的研究提供了更多可能性。该文结合电树枝引发机制的相关研究成果,将电压稳定剂归纳为耐受局部放电及缓和强电场的电压稳定剂、俘获高能电子的电压稳定剂和电树枝引发陷阱理论相关电压稳定剂三大类,并分类阐述了其发展历程和作用机制。最后总结了电压稳定剂的研究难点和研究方向,提出电压稳定剂的大分子化、用理论化学计算方法研究电压稳定剂的作用机制以及电压稳定剂和纳米颗粒相结合是近期国内外主要的研究方向,而探究电压稳定剂在直流电缆绝缘中的应用可行性是目前亟待解决的实际问题。     

水树对XLPE电缆绝缘材料性能和微观结构影响的研究进展

阐述了交联聚乙烯(XLPE)电缆中水树引发、生长理论,讨论了水树枝模型及水树化学反应过程,分析了水树对XLPE电缆绝缘材料电性能(介电常数、击穿电压、损耗因子、电导及电树引发电压)的影响。在此基础上,介绍了水树对XLPE电缆绝缘材料微观结构的影响,包括水树中的氧化降解作用对电缆微观结构以及水树对电缆绝缘中空间电荷分布的影响。     

交联聚乙烯绝缘老化的试验与建模研究

本文介绍了交联聚乙烯（XLPE）电树枝老化的试验方法，给出了XLPE绝缘在在交流电压作用下的电树老化曲线。利用多元统计分析建立了枝状放电、丛状放电的数学模型，为XLPE电缆的在线检测提供了理论依据。     

PP电树枝起始电压测试方法及电压稳定剂作用效果研究

针对透明度较低的共聚聚丙烯（PP）材料,设计制作了基于高频电流传感器（HFCT）的电树枝起始电压测试系统,通过实验确定该测试系统能检测到最小为5 pC的局部放电信号,测试灵敏度较高,并通过局部放电信号的辨识试验发现电树枝引发时的放电主频谱在12.9 MHz左右,与测试系统中其他可能会产生影响的局部放电频谱均不同,可以证明测得的具有特定频谱特征的局部放电信号是由试样电树枝引发导致的。利用透明XLPE试样进行了试验验证,发现该测试系统与电树枝显微观测系统测得的电树枝起始电压几乎相同,证明了该基于HFCT的电树枝起始电压测试系统的可靠性。然后分别探究了AOHBP、RBBT、RQCT 3种芳香酮电压稳定剂对共聚PP绝缘材料交流电树枝起始电压的影响。结果表明：3种电压稳定剂在适当添加量下均能提高PP电树枝引发过程的局部放电起始电压与熄灭电压,最优组分分别为PP+0.6份AOHBP、PP+0.4份RBBT、PP+0.6份RQCT,其中PP+0.6份AOHBP抑制电树枝引发的效果最好,使得电树枝起始电压提高了33.0%。     

频率对高密度聚乙烯电树老化特性的影响

为了解频率对高密度聚乙烯电树老化特性的影响,在50Hz~90kHz较宽频率范围的交流电压作用下,研究了冰水淬火高密度聚乙烯(HDPE)薄膜的电树老化特性。结果表明,频率对电树起始形态具有重要的影响,随着电压频率的升高,树枝型电树的起始几率逐渐降低,丛状型电树的起始几率逐渐升高,电树逐渐由树枝型起始为主向丛状型起始为主转变,树干型和直击型为高频下所特有的电树起始形态。随着电树的生长,电树形态存在转换的可能,低频下,起始占主导的树枝型电树向丛状和树干型转变;高频下,起始占主导的丛状型电树则极易转变为树干和击穿型,导致绝缘的破坏。电树的发展可分为起始、滞长、生长和击穿期4个阶段。频率的提高加快了电树的发展速度且减少了电树的发展阶段,使发生击穿的几率大为增加。