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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

采用温差法的10kV交联聚乙烯电缆水树老化评估

交联聚乙烯(XLPE)电力电缆在运行过程中受到电场、温度、水分等因素的共同影响而发生老化,引发事故,给电网的安全运行带来隐患.为此,选取水树老化10 kV XLPE电缆为研究对象,采用温差法研究了温差电流与试样老化时间的关系.实验结果表明,温差电流幅值随着试样老化时间的增加而增大;温差电流与直流电压的幅值正相关;随着电...     

交联聚乙烯老化后微观结构的研究(摘要)

本文采用日本进口的HTL—4V型金相显微镜及日立260—50型红外分光光度计,研究了美国进口的交联聚乙烯在老化过程中一系列微观结构形态的变化,及交联聚乙烯老化后生成物的红外吸收差分光谱图的变化。利用D1720厘米~(-1)的羰基吸收谱带研究了交联聚乙烯的动力学曲线,并探讨了交联聚乙烯热氧老化的机理。此方法对探讨交联聚乙烯热氧老化机理是有效的。用HTL一4V型金相显微镜和红外吸收差分光谱跟踪研究交联聚乙烯老化机理及     

交联聚乙烯热老化过程中的微观结构变化

本文用光学显微镜和DSC 热谱图跟踪了交联聚乙烯的热氧老化过程,配合力学性能的测试揭示了结构形态变化与性能的关系,有宜于交联聚乙烯热氧老化机理的探讨。     

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。     

10kV交联聚乙烯电缆加速电老化特性研究

在电应力长期作用下,XLPE电缆易发生绝缘老化.为研究XLPE电缆的电老化特性,对10 kV XLPE电缆进行加速电老化实验,并对老化前后样本进行理化性能及介电性能测试.结果表明:电老化后XLPE结晶度明显降低,熔融峰特征温度出现小幅下降;XLPE亚甲基含量有所上升,材料内部出现碳碳双键;PDC测试结果表明,电老化后样品极化电流和去极化电流均有所上升,XLPE电导率和低频介质损耗明显增加.由此可知,高能电子撞击使XLPE分子链发生化学键断裂,从而造成小分子链数量增多以及结晶区破坏,进而导致材料的理化性能和介电性能下降.     

陷阱参数及其与交联聚乙烯电缆绝缘状态（英文）

Space charge issues have raised many attentions in recent years,especially in high voltage direct current(HVDC)application.Space charge accumulation in insulation system will give rise to acceleration of ageing and even cause premature failure of the material.However,from another angle,space charge might be also considered as a diagnostic tool of ageing for insulation materials.In this paper,a trapping-detrapping model has been developed to estimate trapping parameters of cross-linked polyethylene(XLPE)cable sections,which were taken from different HVAC operation conditions of 12 years and 8 years.The results reveal that,for both cable sections,samples from the inner location have the greatest trap density and the deepest trap depth.Additionally,breakdown strength tests and FTIR(Fourier-transform infrared)measurements on those samples have been carried out.From FTIR measurement results,the degree of oxidation among three layers could be found by the carbonyl index values.The oxidation degree of aged cable at the outer layer is higher than that at the other two layers probably because of the most sufficient contact with oxygen.Also,it has been noticed that the results from these measurements show some correlations with the estimated trapping parameters,especially for breakdown strength.     

不同交联工艺交联聚乙烯电缆绝缘微观结构的差异研究

对采用悬链工艺(HCCV)和立塔工艺(VCV)生产的110 kV交联聚乙烯电缆绝缘的微观结构进行表征。结果表明:相比VCV工艺XLPE电缆绝缘,HCCV工艺XLPE电缆绝缘的交联度更高、结晶度更低、球晶的平均尺寸更大、球晶尺寸的分布更加集中。在交联过程中,HCCV工艺XLPE电缆经历了更长的交联时间和更高的交联温度,因此具有更高的交联度。交联键对XLPE绝缘的结晶过程有抑制作用,因此HCCV工艺XLPE电缆绝缘的结晶度更低。在交联完毕后的冷却过程中,HCCV工艺XLPE电缆经历了更缓慢的降温过程,因此形成的球晶较完善、尺寸更大、球晶尺寸也更为集中。     

320kV交联聚乙烯绝缘直流电缆电气特性研究

在进行直流电缆的绝缘结构设计和优化时,其电场分布特性是重要的参考依据.通过COMSOL仿真软件建立了320 kV直流电缆的简化模型,并研究其稳态和暂态电气特性规律,然后通过试验对仿真模型的可靠性进行验证.结果表明:以导体最高温度和绝缘层内外表面最大温差为约束条件,当环境温度低于12℃时,直流电缆载流量的决定性因素为绝缘层的内外温差(20℃),当环境温度高于12℃时,直流电缆载流量的决定性因素为导体最高工作温度(70℃);在仿真操作冲击试验、雷电冲击试验及绝缘温差30℃下负荷循环试验过程中,分别得出暂态和稳态最大击穿场强为58 kV/mm、25 kV/mm,对比直流绝缘材料性能参数可知直流电缆结构满足设计要求.试验表明COMSOL多物理场仿真模拟对于直流电缆的结构设计具有重要的指导意义.     

用于现场老化交联聚乙烯电力电缆的降解评估参数（英文）

The cables are more likely to deteriorate after several years of service in Shanghai,a city with a humid climate and abundant rainfall.Before assessing the aging status of those cables,it is critical to present effective test parameters which are sensitive to the aging process under special field conditions.Therefore,we have performed water tree investigation,tensile test,and differential scanning calorimetry(DSC)test on hundreds of cable samples removed from service.A large number of typical bowtie water trees were found in cable insulation and the water tree content was proposed to characterize the degree of water treeing.Based on Arrhenius Equation and equivalent thermal history parameters estimated from DSC profiles,we also proposed a new parameter ln(t/τθ)to characterize the aging status of cable insulation,Where,t is treated duration andτθis the thermal life under treated temperature.The applicabilities of water tree content,tensile strength,and ln(t/τθ)are tested using the analysis of variance(ANOVA).Then we investigated the relationship between the tensile strength and the water tree content using regression analysis,and analyzed the relationship between ln(t/τθ)and the tensile strength.The results indicated that each of these parameters performs differently with cables which experienced different degrees of age related degradation,and can be used to identify the aging status of field aged cables.The tensile strength can reflect the water treeing condition of field aged cables very well as a commonly used functional parameter.Since ln(t/τθ)is strongly related to the tensile strength,it is an effective parameter to characterize the aging status of field aged cable insulation.Using this newly proposed parameter is more time saving because of the convenience in sampling.     

热老化对交联聚乙烯电缆绝缘理化结构的影响

按照XLPE电缆热老化过程中绝缘材料理化结构的变化规律,对不同老化程度的电缆绝缘材料的热裂解活化能、结晶形态、分子结构进行分析。结果表明:不同温度热老化过程中羰基指数均随着老化时间的增加而增大;低温热老化有利于XLPE结晶形态的完善,XLPE活化能有所升高,高温热老化对XLPE结晶形态有显著的破坏作用,XLPE活化能成指数规律下降。电缆绝缘材料在热老化热裂解的同时也发生后交联,低温热老化电缆绝缘材料后交联作用占主导地位,而高温热老化电缆绝缘材料热裂解为主要因素。     

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。     

交联聚乙烯电缆绝缘中的电树枝与绝缘结构亚微观缺陷

半结晶高聚物中的电树枝特性远比纯脆性或柔性聚合物复杂,源于材料中的结晶区和无定形区两相共存.在厚绝缘交联聚乙烯(XLPE)中还存在不均匀结晶和微孔高度集中,以及残存应力,导致电树枝特性更加复杂.本文提出利用生长速度比和扩展系数两个新参数来研究XLPE中的电树枝生长规律.根据XLPE电缆绝缘中电树枝结构特征和生长特性,研究了电树枝的影响因素和绝缘中的四种亚微观绝缘结构弱点,分析了微孔集中、大球晶边界及结晶排渣、应力、电场局部集中所导致的电树枝在绝缘内侧的迅速扩展现象,提出了超高压XLPE电缆发展所必须解决的亚微观绝缘结构缺陷在电缆绝缘内侧集中问题及其对策.