XLPE电树老化过程中的局放特性

实验研究表明XLPE绝缘电树老化过程中,局放宏观特征参数与相应的电树通道几何参数显著相关,不同的电树特征不同,而电树的类型明显地取决于外施场强。因此,根据XLPE绝缘中局放宏观特征参数的变化规律判断绝缘的老化状况将是一种有效方法。     

针尖曲率半径对硅橡胶电树枝老化特性的影响

针对硅橡胶材料电树枝老化特性展开了试验研究。采用针板电极结构,测量了不同针尖曲率半径的起树电压和电树枝形态。结果表明,硅橡胶的起树电压较低,抗电树枝老化性能较差,导致了硅橡胶预制式电缆附件故障频发;硅橡胶中的起始电树枝多以单枝状的通道形成为标志,随后发展为4种不同的电树枝形态。进而提出了硅橡胶电树枝形态发展模型,并以此讨论了不同形态的电树枝老化特性。研究还发现,现场实际运行的硅橡胶预制式电缆附件故障解体后发现了单枝通道起始电树枝,其在运行电压作用下容易发展为细枝型形态,但同样会引发电缆附件的击穿。试验结果为现场故障分析提供了参考依据。     

交联聚乙烯电缆热老化与电树枝化相关性研究

热老化过程不但会影响交联聚乙烯（XLPE）电缆绝缘的物理化学性能,还对绝缘内电树的产生与生长有着一定的影响。研究了热老化后XLPE电缆绝缘中的电树行为．探讨XLPE电缆绝缘中电树枝过程与材料热老化的关系。采用带循环通风的热老化箱对XLPE电缆绝缘进行3个温度等级的热老化实验：采用针板结构电极进行电树枝实验,并利用数码显微镜观察电树枝的产生和发展情况;利用差示扫描量热法（DSC）、傅里叶红外光谱分析（FTIR）测试了不同温度热老化下XLPE电缆绝缘的物理化学性能;最后探讨了几种不同结构电树枝的生长机理．认为热老化并没有加速电树枝的生长．反而有一定的抑制作用．     

温度对硅橡胶电树枝老化特性的影响

电缆系统运行温度对新型超高压预制式电缆附件主绝缘材料高温硫化（HTV）硅橡胶的性能具有重要的影响。为此,针对温度对HTV硅橡胶材料电树枝老化特性的影响展开了试验研究,测定了温度对HTV硅橡胶材料电树枝老化特性的影响规律,并对试验结果进行了理论分析。研究结果表明,在试验温度范围内,温升导致HTV硅橡胶击穿场强呈现略微下降的趋势,而起树电压则随温度的升高明显下降。试验中还发现HTV硅橡胶电树枝形态与温度密切相关,室温条件下以树枝状和松枝状电树枝为主,而高温下则以丛状电树枝为主。对上述试验结果的分析讨论后认为,温升引起HTV硅橡胶起树电压的大幅降低是导致新型预制式硅橡胶超高压电缆附件绝缘故障频繁的重要原因,因此,在电缆附件的绝缘结构设计时,对于温度变化而引起材料电气性能参数变化的相关问题应给予更多的关注。     

热老化时间对硅橡胶电树枝起始特性的影响

电缆系统长期运行在高温下会对新型超高压预制式电缆附件主绝缘材料硅橡胶(SIR)的性能产生影响。针对电缆长期最高运行温度(90℃)下热老化时间对硅橡胶材料电树枝老化特性的影响展开试验研究,测定90℃温度场下老化1 000 h对硅橡胶材料电树枝老化特性的影响规律,并进行理论分析。试验结果表明,90℃热老化作用下,硅橡胶随着老化时间的增加,起树电压出现先增再减的趋势。硅橡胶电树枝形态与老化时间密切相关,老化过程中树枝状比例很低,随着老化时间增加,丛状树枝比例先增再减,松状比例先减再增。另外,通过对最大放电量的测试可以发现,最大放电量的变化随时间先减再增。结合差热分析、平衡溶胀等试验对试验结果进行分析讨论后认为,90℃下硅橡胶交联网络破坏是硅橡胶起树电压大幅下降,电树枝形态改变的重要原因。运行温度下的热老化对硅橡胶的性能产生了严重的影响,需要引起重视。     

纳秒脉冲下有机玻璃电树枝老化特性研究

介绍了有机玻璃(PMMA)在纳秒脉冲作用下电树枝引发和生长的规律现象。采用压紧针电极与绝缘样品接触、多针并列式的方法制备实验试样,绝缘样品(有机玻璃)加工为120mm×5mm×2.5mm的长方条。实验使用产生30ns上升沿和70ns脉冲宽度的负脉冲固态纳秒脉冲发生器MPC50D作为激励源,在25℃的条件下,施加100Hz的重复频率脉冲,设定初始电压,逐级升压,直至引发电树枝后停止升压,记录电树枝引发电压,观察电树枝生长特点及现象。实验发现PMMA中电树枝出现裂隙状破坏,经过分析讨论,认为是力作用导致的结果。实验中还观察到电树枝生长速度极快的现象,从电树枝引发到击穿只需几秒钟。通过研究证明绝缘油浸入导致了电树枝生长加速,深入讨论分析了绝缘油浸入促进电树枝快速发展的原因、机理及抑制方法。     

纳米MgO/环氧树脂复合材料的陷阱特性及对电树枝特性的影响研究

随着电压等级的不断提升,因电树枝老化而导致的绝缘材料失效问题日益严重。为研究纳米MgO对环氧树脂电树枝老化的影响,制备了不同MgO填充量（质量分数0～1%）的纳米MgO/环氧树脂复合材料,对其电树枝的起始和生长过程进行观测。结果表明,在微量填充下,纳米MgO/环氧树脂复合材料的耐电树枝性能随填充量的增加而提高。当纳米MgO质量分数为1%时,纳米MgO/环氧树脂复合材料的起树概率降低了45%、电树枝长度降低为纯环氧树脂的1/3、交流击穿场强提高了14.1%。由介电特性和陷阱特性分析可得,随填充量的增加,复合材料的介电常数减小,陷阱能级加深。纳米MgO的加入提高了复合材料的陷阱能级,降低了载流子的迁移率和浓度,进而提高了纳米MgO/环氧树脂复合材料的耐电树枝性能。     

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。     

冷却介质对低密度聚乙烯电树枝老化特性的影响

低密度聚乙烯是电力电缆的主要绝缘材料,电树枝生长特性分析是评估电缆绝缘性能的基础。为此选用冰水、空气和硅油3种不同介质对聚乙烯进行淬火处理,采用针板电极设计出试样的电树枝生长实验系统,通过实时数字显微摄像系统对试样中电树枝生长过程进行了观测,采用差示扫描量热法分析了试样的结晶度和晶粒尺寸均匀性,采集了试样的局部放电数据并对数据进行了统计分析。试验与分析结果表明:硅油冷却聚乙烯电树枝增长速度与扩散系数均小于冰水、空气冷却试样;3种试样中,硅油冷却聚乙烯结晶度最高,晶粒尺寸分布最均匀,放电量与放电重复率较低;冰水冷却聚乙烯结晶度最低,放电量与放电重复率较高。     

工频电压下 XLPE 绝缘的电树枝老化实验研究

用针——板电极对ＸＬＰＥ电缆绝缘的电树枝老化过程进行了实验研究,得出了ＸＬＰＥ电缆绝缘的电树起始场强值及其老化曲线,进一步证实了电树枝放电通道有丛状放电和枝状放电两种形式。丛状放电时,在一定电压范围内电压越高,丛状放电通道区域越大,老化时间越长。     

XLPE绝缘电老化中局放特性试验研究

利用TE571局放检测仪和超宽频带局放(PD)检测系统研究了XLPE电缆绝缘试样加速电老化过程中判断试样老化状态的局放统计参量和单次放电波形特性。结果表明,电老化过程中单次放电时域波形的上升沿变陡,从老化前50 ns降低为老化50 h的8 ns;脉冲幅值从老化前的2 mV增加到老化50 h的17 mV;放电频谱中特征峰的位置随着老化程度的加剧向高频方向移动,从老化前<15 MHz增加到老化50 h的<50 MHz和125~200MHz。该研究为放电单次波形检测技术评估XLPE电力电缆绝缘状态的基础研究。     

环氧树脂/Al2O3纳米复合材料直流电树枝及局部放电特性研究

为了研究纳米Al2O3对环氧树脂直流电树枝的影响,制备了环氧树脂及环氧树脂/Al2O3纳米复合材料,采用针-板电极对试样进行电树枝试验及局部放电检测,分析了直流电树枝的起树、生长及老化对应的局部放电情况.结果表明:添加纳米Al2O3颗粒能够降低环氧树脂中直流电树枝的起树概率和生长速度,当Al2O3的质量分数小于3.0％时,其含量越高,抑制电树枝的能力越强.此外,电压上升速度越快,环氧树脂直流电树枝的引发概率越高.试样中的电树在加压时间约为1800 s时会出现滞长现象,且电树枝均为枝状电树.局部放电是环氧树脂直流电树枝老化的一个重要原因,局部放电脉冲簇主要出现在每个周期电压上升和下降的阶段,推测原因是在这两个阶段电树枝快速生长.通过对比纯环氧树脂和Al2O3质量分数为1.0％的环氧复合材料试样的局部放电测试结果,发现纳米Al2O3能够抑制电树枝发展过程中的局部放电,导致放电脉冲幅值降低并且出现更多局部放电稀疏的区域,说明纳米颗粒可以通过抑制局部放电来抑制电树枝的发展.     

Polarity Effect and Electromagnetic Radiation of Partial Discharge Accompanying Growth of Electrical Tree

We have investigated the characteristics of radiated electromagnetic (EM) waves from positive and negative partial discharges (PD) in epoxy resin and cross‐linked polyethylene. We found that there is a correlation among the EM level from PD, the positive PD current, and electrical trees. Therefore, the growth of an electrical tree produces a lot of positive PD. We have also investigated the characteristics of the frequency region of EM waves from PD in air, insulating oil, and liquid epoxy in addition to the above insulators. EM waves were detected in the frequency region of 40 MHz to 300 MHz from positive and negative PD in epoxy resin and cross‐linked polyethylene. EM waves were also detected in the frequency region of 40 MHz to 150 MHz from positive and negative PD in air. In the case of insulating oil and liquid epoxy, EM waves were detected in the frequency regions of 40 MHz to 150 MHz from positive PD, and 40 MHz to 250 MHz from negative PD. The frequency region differed depending on the material and the discharge polarity. Our investigation indicates that the cause is differences in electric field strength at the time of PD occurrence.     

绝缘热老化局部放电信号频域分析的实验研究

电气设备运行过程中常产生较高的温度,在热能作用下,其绝缘材料的性能会逐渐下降。阐述了在实验室中模拟环氧树脂在温度80℃和120℃下的热老化状态,测试了这两种温度下不同老化程度试样的局部放电,分析了放电信号在频域随老化时间的变化情况。实验结果表明,随着老化时间的增加,放电脉冲时域波形的高频振荡不断加剧;同时,频域中的高频分量越来越丰富,谱峰逐渐增多,并且在高频段出现特征峰分布;热老化温度越高,高频特征峰越高,出现得越早范围越宽。     

充油电缆纸绝缘老化中局部放电特性的研究

为开发高压充油设备局部放电在线监测系统及诊断油纸绝缘老化状态。根据充油电缆油纸绝缘结构特性,制定了电老化和热老化试验方案以了解局部放电时间分布参量、相位分布参量以及统计分布参量—Sk、Ku随老化时间的变化关系,从而确定油纸绝缘的老化状态。研究发现随着老化时间的增加,最大放电量和平均放电量均显著增加,起始放电脉冲的相位越来越接近0、180度,Sk和Ku均呈明显减少的趋势。     

基于局部放电检测的干式电抗器匝间绝缘老化特性研究

传统的干式电抗器匝间绝缘老化特性研究方法工作效率低,研究速率过慢。为了解决上述问题,提出了一种新的局部放电检测的干式电抗器匝间绝缘老化特性研究方法,首先通过对局部放电数据进行系统检测,采用专业局部放电测量仪,将相关参数进行记录分析,查找相关相位分布规律,并对此进行系统解析,在此基础上,对所查询的参数进行绝缘老化特性参数对比,利用试样线棒与参数对应曲线获取所需数据,利用模型修订及模型电极改正的方式,将对比后的参数数据进行参数修订,最终实现对电抗器匝间绝缘老化特性的研究。实验结果表明,基于局部放电检测的干式电抗器匝间绝缘老化特性研究方法工作效率更高,研究速率更快。     

基于局部放电和超声波法研究大电机定子绝缘的老化特性

对谏壁电厂 7号机 (18kV ,30 0MW )更换线棒进行了多因子加速老化试验 ,在线棒的不同老化阶段进行了局部放电和超声波声速试验。试验发现 ,局部放电平均值是反映绝缘缺陷最好的参数 ,在局部放电统计参数中 ,放电平均值相位分布的偏斜度最能反映绝缘的老化程度。超声波声速试验的结果显示出 ,超声波声速可以表征发电机定子绝缘老化状态 ;随着线棒老化时间增长 ,其超声波声速明显降低。两项试验结果一致地表明 ,绝缘老化是由于其内部出现了微观缺陷     

高压电气设备绝缘内部局部放电特性的试验研究

通过设计局部放电回路检测系统,采用脉冲电流法对高压电气设备常见的两种典型缺陷进行局放试验,用Matlab对数据进行后续处理,绘制出设计试验系统下局部放电的特征参量图谱,并进行分析.结果表明:该试验系统能够模拟仿真局部放电的特征,试验验数据与理论分析相符合.