交流电压下基于空间电荷效应的XLPE电缆绝缘老化研究现状

交联聚乙烯(XLPE)电缆以其优良的机械和电气性能广泛应用于现代电力系统。研究表明,在直流电压作用下绝缘中容易形成空间电荷,导致电场畸变,加速绝缘老化。国内外很少关于交流电压下空间电荷对XLPE电缆绝缘影响的研究。本文综述了交流电压下空间电荷对XLPE电缆绝缘老化的影响及其作用机理,并介绍了交流电压下测量空间电荷分布的改进的电声脉冲法。结果表明,交流电压下,空间电荷分布特性影响XLPE电缆绝缘老化。     

基于电声脉冲法空间电荷测量方法的信号恢复技术研究

由于声波在固体介质的传递中会发生衰减和色散,导致了电声脉冲法(PEA)空间电荷测量信号的畸变。在分析PEA空间电荷分布信号基础上,采用高斯函数模拟电极附近的空间电荷分布信号,实现对声波传递过程中的不同频率信号衰减因子的求取,并利用反卷积技术实现对空间电荷分布曲线的恢复。利用该数据处理技术对测量信号进行了恢复,并完成对不同老化时间交联聚乙烯(XLPE)电缆的绝缘层的空间电荷分布状态的测量。由信号可知:通过信号的恢复,XLPE电缆绝缘体中的空间电荷分布更加明显,并随着老化时间的增加,绝缘体中的缺陷增加,其空间电荷也越来越多。由此证实了可以采用空间电荷分布状态实现对绝缘老化状态的评估。     

XLPE电缆绝缘老化与剩余寿命评估的试验方法

电缆投入运行后.绝缘会受到电、热、机械、水分等因素的作用而发生老化,影响电缆的运行可靠性和使用寿命.XLPE电缆的绝缘状态与剩余寿命的评估是目前的热点问题,相对于定性的分析,对电缆剩余寿命的定量评估更有实际价值.文章总结了XLPE电缆绝缘老化机理并调研了几种定量分析电缆剩余寿命的方法:击穿电压对比法,介质损耗因素法和直流泄漏电流法.可为从事电缆运行情况和寿命研究的技术人员提供参考.     

电缆中空间电荷的测量与特性研究

交联聚乙烯电力电缆因其优异的电气性能,现已广泛应用于电力系统输配电线路中,然而由于绝缘本体中空间电荷的存在,会畸变局部场强,进而导致绝缘老化和击穿,因此研究电缆本体绝缘中空间电荷的分布具有重大意义。目前针对固体绝缘电介质,电声脉冲法测量空间电荷由于无损和方便等优势,在国内外被广泛采用。鉴于此,介绍了电声脉冲法的测量原理,并且结合实际运行情况中电缆线芯和外半导体之间存在温度差,通过穿心升流变压器和接触式温度传感器控制线芯温度,改进测量下电极形状以适应不同厚度和半径的电缆本体绝缘,设计了一套能够用于电缆本体的空间电荷测量装置,并进行了不同温度下的实际测量,实验结果表明,温度对声信号在介质中的传播速度以及空间电荷的注入影响明显。     

交联聚乙烯电缆中空间电荷的研究现状

在电力系统中,交联聚乙烯绝缘因其优良的介电和耐热性能已被广泛应用于高压和超高压塑料绝缘电力电缆中。但在直流电场作用下,绝缘中容易形成空间电荷,空间电荷会使电场分布发生畸变,加速了绝缘老化,降低电缆使用寿命。总结了空间电荷在聚合物特别是聚乙烯电缆绝缘材料老化中的研究现状,概述了近20 a国内外在聚乙烯材料中抑制同极性和异极性空间电荷产生的方法,最后从工程实际应用出发,简要介绍了从空间电荷角度诊断交联聚乙烯电缆中电介质老化的方法及现状。     

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。     

基于集对分析动态加权法的XLPE绝缘老化状态评估

针对现有XLPE电缆绝缘老化状态评估方法缺乏综合性评估和可靠性差的问题,通过综合试验数据分析,提出一种基于集对分析动态加权法的电缆绝缘老化状态评估方法。首先为统一计算评估体系中各指标参量的相对观测值,提出了"等价失效值"的概念,然后利用集对分析法求解各参量与状态等级之间的联系度,最后引入动态加权函数求解各性能指标与状态等级的总体联系度以获取评估结果。实例分析表明,所提方法在电缆绝缘老化状态评估上综合性强、可靠性高且简洁有效;所构造的绝缘老化规律曲线能够较好地反映该区域电缆绝缘老化情况,可为该区域现役电缆运维及电网改造提供指导。     

交联聚乙烯电缆中水树枝诊断的研究现状

交联聚乙烯(XLPE)电缆因其具有优良的导电性、较好的耐热性和机械强度,自问世以来已广泛应用于输电线路和配电网中。然而,当电缆绝缘处于潮湿的环境中时,在电场的作用下会产生水树枝老化。随着水树枝的生长,电缆的绝缘性能下降并可能导致绝缘击穿,从而影响电网的安全运行。总结了交联聚乙烯电缆中水树枝老化的研究现状,概述了水树枝的产生机理及近年来水树枝老化的诊断方法,最后对各种诊断方法进行了简单比较。     

XLPE表面缺陷对电场及击穿电压的影响

电缆中间接头施工过程中易造成XLPE表面划伤、附着污染颗粒和表面受潮三种缺陷,为评估缺陷对接头运行性能的影响,建立了电缆中间接头XLPE绝缘片状模型,分析了不同缺陷下电场的变化,探究了不同缺陷对电场及击穿电压的影响程度。结果表明,XLPE在划伤时划痕处的电场产生严重畸变,为非划痕处的1.6倍;受潮时XLPE表面附着污染水中导电杂质越多,污染水的电导率越高,从而使其导电性能增强,电场强度变大,是同界面处非受潮部分的1.22~1.40倍;XLPE表面附着污染颗粒时,颗粒与其交界面处电场发生较严重畸变,是同界面无缺陷时的1.50倍左右,划痕对XLPE绝缘的电场影响最严重。通过试验结果显示正常无缺陷时的击穿电压为129.6kV,划伤缺陷的击穿电压为59.1kV,受潮缺陷的击穿电压为69.7kV,杂质缺陷的击穿电压为59.2kV,划痕对XLPE绝缘的击穿电压影响最严重。研究成果为探究不同缺陷对电缆中间接头XLPE绝缘性能的影响提供了重要依据。     

直流交联聚乙烯电缆绝缘状态检测方法研究

随着新能源发电并网的发展,直流交联聚乙烯(XLPE)电缆的应用越来越广泛,但如何有效检测运行中直流电缆的运行状态以及对其状态的评价等仍是难题。通过搭建直流XLPE电缆局部放电和泄漏电流检测试验平台,在XLPE电缆半导电层残留缺陷模型基础上,研究了不同电压幅值与电压极性下局部放电和泄漏电流的特征。试验结果表明:局部放电和泄漏电流均可检测到电缆缺陷,其中局部放电在负极性电压作用下并且电压较高时更容易检测到电缆缺陷,泄漏电流在正极性电压作用下的特征变化明显,当外施电压低于额定电压时也可测得明显的变化量,有利于运行电缆的状态检测与评估。最后提出了运行条件下直流电缆状态利用泄漏电流进行带电检测的可行性,对提升直流XLPE电缆状态检测能力具有重要价值。