高温下交联聚乙烯电缆绝缘中电树枝测试系统设计

设计了高温下交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘中电树枝化的实验系统,在外施工频电压有效值为13 kV下,对不同温度下高压XLPE电缆绝缘中电树枝生长及其局部放电特性进行研究,结果表明,温度对电树枝的生长具有重要影响,整个系统可以用于高温下电树枝生长过程的实时观测与局部放电连续测量,为研究高温下XLPE电缆绝缘中电树枝引发与生长机理及其局部放电特性分析提供了实验研究平台。     

交联聚乙烯电缆绝缘中电树枝测试系统设计

根据脉冲电流法的测量原理,设计了可用于XLPE电缆绝缘中电树枝放电连续测试的局部放电测量系统,并利用典型电晕模型实验证实了该系统的稳定性和可靠性。组建了实时显微数字摄像系统对电树枝引发和生长过程进行实时观测。结果表明:整个系统满足电树枝生长过程实时观测与局部放电连续测量的要求,为研究XLPE电缆绝缘中电树枝引发与生长机理及其局部放电特性提供了实验研究平台。     

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.     

高温下110kV交联聚乙烯电缆电树枝生长及局部放电特性

利用实时显微数字摄像与局部放电连续测量系统,采用典型针-板电极结构,研究了高温下不同外施工频电压作用时110kV级交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘中典型电树枝的形态特征、引发、生长规律及其局部放电特性。实验结果表明,温度对XLPE电缆绝缘中典型电树枝的形态、引发与生长时间具有非常重要的影响。在高温下,不同外施工频电压作用时电树枝的形态呈现出多样性的特点,50°C下典型电树枝形态为枝状、枝-松枝状和丛状,70°C下为枝状,90°C下为滞长型和枝状。高温下电树枝引发时间随外施电压升高而减小,而且在同一外施电压下,电树枝引发时间随温度升高而减小,这是由于在高温下XLPE电缆绝缘中片晶熔化,无定形相增加,介质中自由体积扩大,从而更有利于电树枝引发。研究发现在低电压(9kV)下,电树枝生长过程中由于通道电导率增加而抑制了通道内局部放电的发展,局部放电作用减小,电树枝生长速度减慢,分形维数较高;而11kV以上电压作用时,电树枝在局部放电的连续作用下呈枝状向对面电极快速生长,同时高温下XLPE弹性模量下降,击穿场强降低,局部放电作用加剧,电树枝生长明显加速,电树枝分形维数较低。     

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.     

交联聚乙烯中的滞长型丛林状电树枝特性研究

为了弄清楚电树枝生长机理以利于研究耐电树高聚物材料，采用实时显微数字摄像监测技术监测交联聚乙烯中电树枝引发与生长过程。结果发现，在低频下电树枝长成丛枝状后不再生长。原因是绝缘体中被注入分布均匀的空间电荷，构成电场屏蔽，使电树枝尖端处的电场强度降至介质的击穿场强以下，使树枝停止生长。而局部放电、树枝尖端微击穿和电极向介质中注入电荷这三种作用同时加速电树枝的迅速生长。     

交联聚乙烯电缆绝缘中的导电和非导电型电树枝

研究发现,交联聚乙烯中存在导电型、非导电型和混合型三种电树枝,分别对应于不同的生长机理,主要取决于介质的聚集态和施压频率等.实验表明,均匀结晶态中的电树枝为导电型,非均匀结晶态大球晶界面的电树枝为非导电型;频率会促进非导电型电树枝的发展,但对导电型电树枝的引发与生长不产生显著影响.非导电型电树枝引发过程较弱时,会缓慢发展成为混合型.研究分析证实,空间电荷限制下的树枝尖端微击穿是深入到晶体中的导电型电树枝缓慢发展的主要过程,局部高温高压气体沿晶界弱区迅速膨胀、树枝通道中的局部放电和电荷复合等是非导电型电树枝发展的主要过程.     

工频电压下110kV级XLPE电缆绝缘中电树枝生长阶段特性

基于实时显微数字摄像技术和局部放电连续测量相结合的实验方法,研究了不同外施工频电压下110kV级XLPE电缆绝缘中电树枝的结构特征及其生长特性。结合大量实验结果,研究发现在不同外施电压的作用下,电树枝结构呈现出多样性的特点,生长过程及其局部放电具有鲜明的阶段特性,而且每个阶段存在不同生长机理。     

不同工频电压下110 kV级XLPE电缆绝缘中电树枝生长情况与局放特征

通过实时观测110 kV电缆切片中电树枝老化过程,发现在不同电压等级下电树枝生长特性各异。将其生长特性与各阶段采集到的局部放电数据进行统计分析,发现一个工频周期内的最大放电量和放电次数与树枝生长有一定关系,9 kV时电树枝生长过程中有一段时间有局部放电熄灭现象,整个过程的最大放电量在电树枝生长的前期阶段;12 kV时电树枝生长过程中局部放电特征量存在一个衰减期,但最大的放电量在生长末期;18 kV时局放特征量都有平稳缓慢增长趋势。结果表明,通过局部放电某些特征量能较好地反映电树生长严重程度。     

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电缆中电树枝生长的局部放电检测

通过在线观测XLPE电缆切片中电树枝的生长过程,发现不同电压等级下的电树枝的生长及击穿特性各不相同,二次加压后丛林状电树枝生长速度加快,形状表现出枝状特征.分析电树枝生长过程各时期局部放电数据与电树枝生长程度对比,发现工频周期内的局部放电量之和及放电次数与丛林状电树枝生长长度的发展趋势较为一致,可以较好的反映电压等级较...     

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。     

高频电压下交联聚乙烯中电树枝的形态特性

为研究高频电压下交联聚乙烯（cross-linkedpolyethylene,XLPE）中电树枝的形态特性,进行了不同电压、频率和电极间距下的电树枝生长显微观测实验,分析了局部电场强度和频率对电树枝形态特性的影响规律和影响机制,并引进了一个新的参数即能量阈值,来综合考虑电树枝的生长速度、分形维数与电树枝形态之间的关系。结果表明：局部电场强度和频率对电树枝形态的影响有明显的规律性。丛林状电树枝只在较高电压下形成,而且针尖附近小区域内的局部电场强度是形成丛林状电树枝的重要影响因素。纯藤枝状电树枝只在较高频率下出现,而且这个频率随着电压的升高而增大。双结构电树枝的结构转换位置的电场强度在不同的电压和电极间距下基本保持不变,但是随着频率的升高而明显增大。     

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。     

交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆的敷设

1XLPE绝缘电缆敷设的基本要求 1.1温度要求 由于XLPE绝缘电缆是塑性的,天气寒冷时敷设容易造成电缆护套破裂,绝缘损伤,因此,敷设时的环境温度应大于5℃。冬季施工时,电缆在敷设前24 h内的平均温度若低于0℃,必须对电缆进行加热。电缆加热采取提高周围空气温度的方法：当电缆周围空气温度为5～10℃时,需保持72 h;     

阻尼振荡波电压下含针尖缺陷交联聚乙烯电缆绝缘的击穿特性研究

基于10 kV交联聚乙烯(XLPE)电缆试样,在阻尼振荡波(DAC)作用下,研究了20~300 Hz频率内含针尖缺陷电缆绝缘的击穿特性随频率的变化规律。结果表明:在38.2~173.2 Hz内,DAC击穿电压随频率的升高而增大,在173.2 Hz处击穿电压达到峰值约为24 kV;在173.2~300 Hz内,DAC击穿电压随频率的升高而降低。     

交联聚乙烯电缆绝缘中的双结构电树枝特性及其形态发展规律

根据从电树枝动态生长过程中所拍摄的大量实验照片和生长特性数据，探讨了在XLPE电缆绝缘中的电树枝发展特征与材料聚集态结构的关系。研究表明，由于半结晶高聚物不均匀聚集态、不均匀结晶和残存应力的影响，会在XLPE电缆绝缘中生成枝状、丛林状、藤枝状、松枝状和混合结构电树枝。并且在电树枝发展过程会呈现非常清晰的三个基本阶段，即引发阶段、滞长阶段和迅速发展阶段。引发阶段猛烈时生成迅速生长的纯枝状电树枝，引发阶段较弱或材料均匀时易导致丛林树状电树枝产生，发展于极不均匀区的电树枝多为鲜明的双结构；另外，引入一种新的参数，电树枝扩展系数来描述电树枝生长特性，并综合电树枝生长过程分形维数的变化规律和速度关系对产生这种实验现象的机理进行了分析。     

交联聚乙烯绝缘中电树枝通道的Raman光谱分析

采用共焦Raman光谱分析法对交联聚乙烯电缆绝缘发生击穿后的通道,以及在试验条件下加18 kV工频电压得到的电树枝的不同生长长度处树枝通道进行化学产物分析,最终获得了击穿通道产物的材料特性、击穿通道处有游离碳的特征峰谱线的存在,并依此判断电力绝缘发生击穿后绝缘材料被碳化,针尖附近亦测到游离碳的存在,但离针尖较远处的谱图上均没有测得碳峰,谱图上均有荧光背景存在,不同生长长度处电树枝通道的谱线含有不同的交联聚乙烯基带峰,表明材料发生裂解,并且随着电树枝的生长其裂解程度不同。     

芳香族化合物含量对交联聚乙烯绝缘电树枝及局部放电特性的影响

为研究芳香族化合物(aromatic compounds,ACs)添加剂含量对交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)绝缘电树枝劣化与局部放电特性的影响,制备了含有不同含量ACs添加剂的XLPE绝缘,探究了其在交流电压下电树枝生长形貌与局部放电特性。研究结果表明：ACs添加剂减弱了XLPE绝缘局部放电强度,抑制电树枝生长速率,增强绝缘耐电树性能,提升工频击穿场强;但过高的含量会使XLPE绝缘耐电树特性和击穿场强均出现下降趋势。基于密度泛函理论计算了ACs添加剂的静电势分布与激发态能级,表明此类添加剂利用局部放电产生的紫外波段能量引发夺氢反应,促进绝缘低密度区内的聚乙烯分子链进行再交联反应,形成网状分子链结构,阻止绝缘低密度区扩大,进而抑制绝缘电树枝劣化。     

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．