环氧树脂在低温环境下的电树枝生长特性EI北大核心CSCD

电树枝老化是导致电缆附件绝缘性能下降的重要原因。为解决该问题,重点研究了高温超导电缆终端环氧树脂绝缘材料在低温条件下的电树枝生长特点。分别在30、-30、-60、-90、-120、-196℃环境下进行实验,采用针-板电极对试样施加正极性脉冲电压,电压幅值为10、12、14 k V,频率为300、400、500 Hz。实验结果表明,低温下环氧树脂会产生2种结构的电树:树枝状和树枝-松枝混合状。低温对环氧树脂中电树枝的生长有抑制作用;然而一旦电树枝产生,低温下材料的劣化区域增加,从而对材料造成严重破坏。低温环境下脉冲电压的幅值和频率对电树枝生长的影响与室温时相似,增加脉冲幅值和频率均会加速电树枝的发展。     

低温环境下交联聚乙烯电树枝生长特性

近年来聚合物中电树枝生长机理已成为研究热点,但低温环境脉冲电压作用下的电树枝生长特性研究还未得到充分重视。为此,重点研究了交联聚乙烯(XLPE)绝缘材料在室温和低温条件下的电树枝生长特点。该实验分别在30、-30、-90、-196℃温度下进行,采用针-板电极对试样施加正极性脉冲电压,其幅值为12 k V,频率为300 Hz。研究结果表明:随着温度的变化,电树枝的形状也发生了变化,30℃温度下为丛林状电树枝,-30℃温度下为树枝状电树枝,-90℃温度下为树枝-藤枝状和停滞型电树枝,-196℃温度下为树枝状电树枝;同时,随着温度的降低,电树枝的生长速率显著降低。     

磁场环境下室温硫化硅橡胶电树枝生长特性

大电流产生强磁场,从而使电树枝生长过程中承受较大的电磁力。随着电力电缆载流量的不断增加,研究磁场环境下室温硫化(RTV)硅橡胶电树枝生长特性具有重要的理论意义和实用价值。为此,选用自制RTV硅橡胶试样,采用脉冲电源和交流电源对试样加压,分别模拟了试样在脉冲电场、交流电场与磁场的耦合场下的电树枝生长状况,研究了不同电压和磁场条件下的电树枝生长特性。结果表明:随着磁通密度的升高,在脉冲电压和交流电压下电树枝的起始电压会降低;脉冲电压下,电树枝长度会由于外界高磁场的存在而明显增加;交流电压下,磁通密度的升高会使电树枝类型发生变化,当磁通密度为400 m T时,所有电树枝呈丛林状,电树枝生长速度明显降低,400 m T时电树枝分形维数明显高于0 m T时的对应值。该研究结果为进一步研究磁场条件下硅橡胶中电树枝生长机理提供了参考。     

水分含量影响玻璃纤维增强环氧树脂电树枝生长特性研究

绝缘拉杆是气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）断路器和隔离开关的关键部件,用于将运动从接地部分传送到高电位部分,以实现电气连接的通断。但在出厂试验、运输和安装过程中,绝缘拉杆容易吸收空气中的水分,造成局部受潮,影响其绝缘可靠性。该文以GIS绝缘拉杆用玻璃纤维增强环氧树脂（GFRP）为对象,研究了水分含量对GFRP电树枝生长特性的作用规律。结果表明,GFRP受潮后,电树枝通道数量增多,生长速度先减小后增大,电树枝会沿着垂直电场方向的界面发展。分析认为GFRP中水分侵入会导致界面处产生离子交换,破坏界面化学键,加之界面处存在较大的湿失配应力,造成界面脱粘、开裂等现象,降低界面的击穿场强;同时水分会提高界面处相对介电常数,在工频电压下造成局部电场畸变,使电树枝劣化加剧。     

直流-温度复合场下环氧树脂内电树枝生长特性研究现状

本文介绍了直流复合场对电树枝生长特性的影响规律,综述了温度和电场耦合条件下电荷输运对电树枝劣化的影响机理及环氧树脂纳米复合电介质电气性能的研究进展.     

衣康酸基环氧树脂与双酚A环氧树脂的电树枝特性对比

衣康酸基环氧树脂(EIA)是利用可再生资源衣康酸制备的环保型环氧树脂,具备应用于电工绝缘材料的前景。为此,探索了EIA的电树枝引发及生长特性,并与常规E-51型环氧树脂(EP)进行了对比研究。通过试验观测了工频电压下两种树脂中电树枝的引发特性以及12 kV和14 kV下的电树枝生长情况,并采用分子动力学模拟(MD)方法建立了EIA和EP的交联结构模型并计算了其微观结构参数以分析其分子结构对其耐电树枝特性的影响机理。试验及MD仿真结果表明,EP树脂存在庞大的苯基链结构,限制了聚合物主链的旋转或移动,自由体积较小,导致其电树枝引发电压较高,但电树枝主要以枝状电树枝为主,后续生长较为迅速;相对而言,EIA树脂分子交联模型为柔性长链结构,自由体积占比较大,其电树枝引发电压较低且引发后短时间内增长较快,但其电树枝主要以丛状电树枝为主,后续生长缓慢。     

机械应力下高温硫化硅橡胶电树枝生长特性

为深入研究不同脉冲频率下机械应力对高温硫化硅橡胶中电树枝生长特性的影响,该文对硅橡胶中电树枝的生长情况进行观测,分析电树枝生长对脉冲频率的依赖关系及不同拉伸形变和压缩形变对电树枝生长特性的影响规律和影响机理。结果表明:拉伸形变的增大提高了电树枝的起始概率,促进了电树枝的生长,扩大了累积损伤破坏面积,加速了电树枝对绝缘材料的破坏;压缩形变的增大降低了电树枝的起始概率,延缓了电树枝的生长,减小了累积损伤破坏面积,抑制了电树枝对绝缘材料的破坏;不同机械应力下脉冲频率的增大都提高了电树枝的起始概率,加速了电树枝的生长。研究同时发现,电场强度较低时,加压后电树枝不会立即引发,电树枝的起始可以分为明显的三个阶段;电场强度较高时,加压后迅速出现单树枝通道。该文建立了机械应力与电树枝老化之间的关系,为电缆附件应力控制分析提供了参考依据。     

环氧树脂绝缘电树枝劣化研究进展

环氧树脂因具有优良的耐热性、机械强度、电气绝缘性能和良好的可加工性而广泛应用于电工装备绝缘的浇注、浸渍和封装等领域.该文根据国内外参考文献综合论述了由环氧树脂绝缘电树枝劣化引起的绝缘击穿现象.基于环氧树脂空间电荷集聚与迁移、局域电场形成、紫外辐射和机械应力断链理论,阐述了环氧树脂电树枝引发机理和劣化过程.结合电气设备运...     

低频电压下XLPE电树枝生长及局部放电特性

低频电缆作为柔性低频交流输电系统中的关键设备,其绝缘介质在低频电压下的特性对电缆的设计和运行具有重要意义。为了研究低频电压下交联聚乙烯（XLPE）电树枝的生长及局部放电特性,设计并搭建了不同频率下电树枝生长实时观测和局部放电同步测量系统,探究了XLPE试样分别在20、30、40、50 Hz频率下电树枝的引发、生长及局部放电特性。结果表明：电压频率对XLPE电树枝生长及局部放电特性的影响有明显规律性。在20～50 Hz范围内,随着频率的降低,XLPE的起树电压略有升高,但电树枝生长速度加快,损伤面积增加,局部放电量和放电次数增大,放电相位分布基本不变。     

不同填料浓度下环氧树脂基纳米二氧化硅复合材料中电树枝生长特性

为研究纳米填料不同质量分数下环氧树脂复合材料中电树枝的引发、生长特性以及结构特征,采用无局放升压变压器和实时显微观测装置,在工频电压20 kV下进行电树枝的引发和培育实验,纳米二氧化硅的质量分数分别为0.5%、1%和2.5%。研究发现,纳米二氧化硅在质量分数为0.5%时,电树枝的引发时间明显延长,生长速率显著下降;质量分数在1%时,环氧树脂抗电树枝生长能力达到最佳,并且电树枝结构多为复杂的丛-枝状型,与纯环氧树脂相比,电树枝主干颜色要浅,发展机理也有较大差异;质量分数为2.5%时,电树枝生长速率较1%加快,形状为复杂的枝-丛状。最后从纳米颗粒与环氧树脂基体形成的界面区出发,分析纳米颗粒抑制电树枝生长的机理。     

环氧树脂中电树枝生长特性及其动力学模型的实验验证

研究了不同外施工频电压下环氧树脂绝缘中的电树枝结构、生长的特性,并用Ding等提出的模型解释了电树枝的发展过程,模拟了其生长曲线。结果表明:在同一电压下,环氧树脂中电树枝的生长速度基本为恒定值,随外施电压的升高,电树枝分枝变少,生长速度基本呈指数增加,且利用模型模拟的生长曲线与实验测试的结果吻合,最后讨论了模型的物理基础。     

不同电极系统下XLPE电缆电树枝生长特性的研究

The electrical tree discharge channel will be formed at concentrate spot of electric field in solid insulation dielectric,in order to study the difference of electrical tree under different electrical field,the short-cable electrode system with actual XLPE cable was designed,experiments were performed under 12 kV,15 kV,18 kV,21 kV compare to the needle-plate electrode system.Experiment results show that the electrical tree of short-cable electrode system have the same growth trend with the needle-plate electrode system in the growing characteristic,the dense of electrical tree increase with the increase of voltage level,electrical tree of short-cable electrode system growth is slower than the needle-plate electrode system at the same voltage;To get the same shape of electrical tree,the voltage of short-cable electrode system must be higher than needle-plate electrode system,the results show that the semiconductor layer and the copper shield layer outside of XLPE cable have very important affection on the electrical trees degradation.     

硅橡胶电树枝生长过程局部放电特性研究

针对电缆附件用硅橡胶材料的电树枝生长特性及其局部放电特性进行研究,总结了电树枝的不同生长阶段具有的放电特性。结果表明:电树枝的典型生长模式主要包括生长-滞长模式和生长-快速生长-击穿模式,前者多存在于丛状电树枝中,后者多存在于松枝状和树枝状电树枝中。电树枝生长过程包括起始期、生长期、滞长期和击穿期等。不同生长阶段具有不同的局部放电特性,为电力电缆在线监测提供了有利的理论依据。     

重复脉冲电压频率对环氧树脂电树枝引发特性的影响

在不同幅值和频率的重复脉冲电压下,研究了环氧树脂电树枝的引发特性,并与相同幅值和频率的正弦电压下的电树枝引发特性进行对比。结果表明:当电压幅值和频率相同时,重复脉冲电压下电树枝的引发概率和生长长度约为正弦电压下的3倍,正弦电压多引发单枝电树枝,而重复脉冲电压下电树枝引发速度更快且为多枝形态。当重复脉冲电压幅值或者频率升高时,电树枝更易生长,电树枝主干变粗。与相同频率和幅值的正弦电压下相比,重复脉冲电压下电树枝引发受直流电压平稳过程和上升、下降时间处极性翻转的共同作用,直流电压平稳过程会注入更多高能电荷,极性翻转过程中电荷脱陷更快,分子链更易断裂,导致重复脉冲电压对绝缘的损伤比正弦电压更为严重。     

交联聚乙烯电力电缆电树枝生长的混沌特性分析

采用实际的XLPE电缆作为试验样品,以针尖模拟电场应力的集中,开展了工频12～21kV电压和常温到70℃下的电树枝化试验;引入了混沌理论分析电树枝生长的过程,并以电树枝局部放电单位时间内的最大放电量和总放电量作为分析对象,结合电树枝的生长的物理机理,分析了电树枝生长的混沌特征。结果显示XLPE电缆电树枝的生长过程具有确定性混沌特性,电树枝混沌特征的最大Lyapunov指数和关联分形维数值表现出随树枝分形维数的增大而减小的趋势。     

XLPE直流接地电树枝生长特性及形态结构

电树枝化是交联聚乙烯(XLPE)绝缘劣化的重要表征。为此,对直流接地电树枝生长特性和电树枝形态结构进行了试验研究,重点分析了正负极性直流接地电树枝生长机理。同时,利用分形维数定量描述了电树枝结构特征,并结合电树枝生长过程中分形维数变化规律对不同极性接地电树枝生长机理进行了分析。最后通过提出导电通道分压理论和电树枝尖端屏蔽机理对直流接地电树枝生长特性进行了解释说明。试验结果表明:直流接地电树枝生长特性具有显著的极性效应;正极性直流接地电树枝生长速度较快,电树枝分枝较少且通道颜色较浅,形成明显的稀疏枝状结构;负极性直流接地电树枝生长方向具有分散性,细小分枝较多且分枝主干道颜色较深,形成相对密集的枝状结构。该试验结论可为今后同类型试验研究及高压直流电缆安全稳定运行提供理论参考。     

高温高气压下XLPE电缆电树枝生长规律及局放特性

交联聚乙烯(XLPE)绝缘材料电热老化产生的气体会在电缆绝缘层产生局部高气压,为了研究不同温度下气压对电缆电树枝发展特性的影响,以XLPE短电缆为样品搭建试验系统,研究了不同温度下气压作用在绝缘层内壁时电缆电树枝的生长规律及其局部放电特性。分析实验结果可知:低温下XLPE处于玻璃态,局放初期材料保持了良好的机械性能,气压的升高对局放引发和生长初期无影响。局放后期,剧增的局部放电使插针区域软化,在气压作用下产生形变,电树枝沿应力集中区迅猛发展;高温下XLPE处于高弹态,自由体积分数增加,气压越高绝缘材料受到的轴向拉力越大,材料电气性能下降越明显,电树枝越易引发。高温高气压下XLPE电缆的绝缘性能下降明显,电缆稳定运行受到严重威胁。     

XLPE电缆绝缘中的电树枝结构及其生长特性

为研究不同频率下半结晶XLPE电缆绝缘材料中的电树枝引发、生长及结构特征,系统的归纳了XLPE电缆绝缘中可能出现的电树枝特征及其与材料聚集态和残存应力的关系;采用变频高电压发生器、实时显微数字摄像技术及专用试样加工工艺,进行了大量的电树枝培养实验。实验研究发现,由于半结晶高聚物的不均匀结晶和电缆生产过程中在绝缘层中产生的残存应力的影响,使得50Hz施压频率下XLPE电缆绝缘试样中会生成枝状、枝状与丛林混合状及纯丛林状3类电树枝,而>500Hz高频下则只能生成稠密枝状电树枝,它们分别对应于不同的生长机理。低频下电树枝生长特性和电树枝结构与材料的聚集态密切相关,而高频下则关系不大。分形分析这些电树枝的结构后发现,电树枝的生长特性与其分形维数及其分形维数的变化有对应关系,故可用分形维数分类和定量描述这些电树枝.最后探讨了几种不同结构电树枝的生长机理。     

基于不同电极系统的电树枝生长特性的研究

固体绝缘介质在电场应力集中处会发生树枝状放电并生成树枝状放电通道,为了研究在不同电场作用下固体绝缘介质中的电树枝特性的差异,采用实际交联聚乙烯(XLPE)电缆的短电缆电极系统,与常用的针-板电极系统分别在12、15、18、21 kV下进行电缆的树枝化实验。实验结果表明,短电缆电极系统与针-板电极系统得到的试验结果具有相同的趋势,电树枝的稠密程度随着电压的升高而增加,在相同电压下,短电缆电极系统的电树枝的发展速度比针-板电极系统慢,短电缆电极系统得到与针-板电极系统相同形态的电树枝的外施电压值要高。     

实际XPLE电缆模型下升压速度对电树枝生长特性的影响

电树枝化是影响交联聚乙烯(XLPE)电力电缆运行安全与寿命的技术瓶颈。笔者采用金属针缺陷模拟电缆中集中的电场应力,研究了在工频交流电压下(50 Hz),不同实验起始升压速度(0.1 kV/s,1 kV/s)对XLPE电缆中电树枝生长特性的影响。结果表明,在高的升压速度下电树枝起始快,同时电树枝形态会由纯枝状变为稠密枝状,分形维变大。