抗氧化剂对水树老化XLPE电缆绝缘修复效果的影响研究

为研究抗氧化剂对交联聚乙烯(XLPE)水树老化电缆绝缘修复效果的影响,采用两种不同配方的修复液对水树老化电缆进行修复后,再次进行30天水树老化,分析老化后电缆的微观结构及电气性能变化情况。结果表明:相比未修复水树样本,修复样本水树长度明显减小,且添加了抗氧化剂的修复样本水树长度最小;修复后电缆样本的击穿电压明显提高,且含抗氧化剂修复电缆样本的击穿电压最高。这是因为抗氧化剂能够有效抑制水树生长中的分子链断裂氧化过程,从而抑制水树的进一步生长。     

长链硅烷修复液对水树老化电缆修复效果长期性的影响研究

为了研究长链硅烷修复液对水树老化交联聚乙烯(XLPE)电缆电气性能提升的长期性效果,对用两种不同配方修复液修复的水树电缆样本和未修复的水树电缆样本进行电热老化,随后结合击穿电压测试、扫描电镜观测和红外光谱测试,分析老化后电缆的电气性能及绝缘微观结构的变化情况。结果表明:电热协同老化35天后,修复样本的水树长度明显小于未修复的水树样本,且添加了长链硅烷的修复样本水树长度最小。修复后电缆样本的击穿电压明显高于未修复样本,且添加了长链硅烷的修复样本击穿电压最大。添加长链硅烷成分的修复液能更好地保留在水树老化区域,能更有效地抑制水树的生长,具有更好的长期性效果。     

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。     

XLPE电缆绝缘老化修复技术的工程应用研究

通过水针电极老化法加速XLPE电缆绝缘产生明显水树,采用一种硅氧烷修复液对水树老化XLPE电缆绝缘进行修复,比较了修复前后老化XLPE电缆绝缘的介损和直流泄漏电流,并通过显微镜和扫描电镜（SEM）对水树及其内部的填充物进行了观察。结果表明：修复液能扩散到水树内消耗水分,生成绝缘性能良好的填充物填充水树空洞,使介损和泄漏电流明显下降,绝缘性能逐渐恢复到接近老化前水平。利用修复液对老化样本绝缘进行修复,对现场运行老化电缆进行了绝缘修复实验表明,修复后电缆的介损和直流泄漏电流下降一半以下,显著提高了水树老化运行电缆的绝缘性能。     

XLPE 电缆绝缘水树老化的无机修复机理及试验分析

为解决电网中大量运行电缆的水树老化问题,采用一种能生成TiO2无机颗粒的修复液对水树老化交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘进行修复,研究了修复效果和绝缘提升机理。将修复液与水直接反应,利用数字电桥和扫描电镜(SEM)研究生成物的介电性能和微观特征。用水针电极法加速XLPE电缆绝缘水树老化,利用修复液对老化绝缘进行修复,测量了样本的击穿电压。通过SEM和能谱分析(XPS),对水树内的填充物进行了观察和分析。实验结果表明:该修复液能扩散到水树区域消耗水分、生成绝缘性能良好的有机-无机复合填充物填充水树空洞;同时,分析认为生成的大量TiO2颗粒能均匀电场、吸收紫外光、降低热电子加速,使修复后样本的击穿电压高于老化样本和新样本的击穿电压。通过实验研究证明,该修复液不但能修复水树老化电缆绝缘,还能进一步提升老化区域的击穿性能。     

压力注入电压稳定剂对热氧老化电缆绝缘性能的增强机理

为了研究压力注入电压稳定剂对热氧老化电缆的修复效果,通过配置修复液对电缆样本进行注入修复,研究修复液对电缆绝缘性能的增强效果及作用机理。选取抗氧剂300和二茂铁配置不同添加浓度的7种硅氧烷修复液,对热氧老化电缆样本进行注入式修复,测试修复前后XLPE绝缘的电树引发电压、直流电导率和介质损耗因数,对部分样本进行二次老化,并测试不同老化时间的氧化诱导期和电树引发电压。结果表明,注入2种类型的电压稳定剂均能够大幅提高热氧老化电缆的电树引发电压,但也会在一定程度上增大电导率和介质损耗因数;注入抗氧剂300能够提高热氧老化电缆的氧化诱导时间,并在较长时间内提升其抗热氧老化和抗电树能力。由扩散公式与实验结果可知,通过增大注入压力,升高扩散温度,选择有效浓度区间更大的电压稳定剂,选取较为保守的添加含量等措施,使电压稳定剂在绝缘层中的浓度分布处于有效浓度区域,是保证修复效果的有效措施。     

短时高热运行对XLPE电缆绝缘聚集态结构及介电性能的影响

为了研究交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆经历短时高热运行后绝缘性能的变化，通过对短电缆样本进行短时高热老化来研究其聚集态结构与介电性能的变化及关联性。首先对10 kVXLPE电缆样本分别在90、105、120、135和150℃下热老化2 d，然后将所有样本在90℃下热处理90 d，最后采用极化–去极化电流测试、击穿电压测试对热处理前后的样本进行电气性能表征。为了解其聚集态结构变化，采用差示扫描量热测试、傅里叶红外光谱测试对热处理前后的样本进行理化性能表征。结果表明，当电缆经历短时高热运行后，若短时高热温度处于XLPE熔融温度范围内，绝缘的界面极化强度、抗氧化剂消耗速率会减小；而当短时高热温度超过XLPE熔融温度时，绝缘的界面极化强度、抗氧化剂消耗速率会增加。这一结果表明了当电缆短时高热运行温度处于XLPE熔融温度范围时，之后电缆热氧老化进程会因XLPE重结晶效应而被减缓；当温度高于XLPE熔融温度时，之后电缆热氧老化进程会由于XLPE发生热裂解而被促进。     

电场作用下含电压稳定剂修复液的扩散及对热氧老化电缆绝缘性能的影响EI北大核心CSCD

为了研究含不同类型电压稳定剂的修复液在电场作用下的扩散行为,以及它们对热氧老化电缆绝缘性能的影响。选取安息香、抗氧剂300和UV-P 3种电压稳定剂,配置13组不同含量修复液,进行热氧老化电缆压力注入式修复。对修复前后电缆样本进行红外光谱分析、电树引发和生长实验以及介电性能测试。研究结果表明:修复液注入后,短期内依靠压力和浓度差在绝缘中分层扩散;电场作用使得交联聚乙烯(cross linked polyethylene,XLPE)分子链发生取向、修复液中极性分子受正介电泳力朝电场最强处定向运动,二者促使修复液向绝缘缺陷处加速扩散并聚集,电缆绝缘性能明显提升。不同成分修复液均能提高电缆绝缘的电树引发电压,其中质量分数为1.0%的抗氧剂300修复液对热氧老化电缆的电树抑制效果最好。此外,修复后电缆的直流电导率和介质损耗因数增大,修复液极性对XLPE电缆的绝缘性能和介电性能具有双向作用。     

基于纳米SiO_2复合填充的交联聚乙烯电缆水树修复新技术

提出了一种在水树通道内自生成纳米Si O2复合填充物的电缆修复液,并将其修复效果与先期纳米修复液作了对比。采用水针电极法加速交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘水树老化,利用两种不同成分的纳米修复液对老化电缆样本进行修复。介质损耗和工频击穿电压测试结果表明,该新型修复液修复后样本绝缘性能提升更大。对修复前后的水树样本进行显微镜观测,证实了生成物对水树通道的填充效果。通过对修复液与水直接反应生成物和电缆样本击穿通道进行扫描电镜(SEM)分析,可看到新型修复液生成的纳米Si O2粒径更小,修复后电缆样本击穿通道内部的无机纳米颗粒团聚程度更低,分布更均匀。基于以上发现,证明了该新型修复液能够在水树通道内自生成纳米Si O2复合填充物,且修复效果优于先期纳米修复液,并提出了偶联剂界面连接模型对实验结果进行了解释。     

有机硅水树修复对交联聚乙烯电缆绝缘理化性能的影响

为了研究电缆水树修复技术的长期作用效果,采用水针电极老化法获得水树老化交联聚乙烯(XLPE)电缆样本,对其中一组样本进行注入式修复,另一组不做处理,然后对两组样本同时进行电热老化实验,对比分析两组样本的微观结构和理化性能变化。显微镜观测结果表明,电热老化相同时间后,修复样本水树区域有修复生成的填充物存在。差示扫描量热(DSC)结果表明,电热老化使得XLPE熔程变窄,结晶度变小,电热老化相同时间后,修复样本的熔程和结晶度均大于未修复样本,并且修复样本的结晶速率大于未修复样本。分析认为修复液与水分子反应的生成物有效填充修复了水树空洞,并进一步限制了水分子的扩散迁移,一定程度上减缓了老化对材料的破坏。     

在线注入有机硅修复液对交联聚乙烯电缆中水树生长的影响

提出了水树老化电缆的在线修复方法,讨论了在交变电场下修复液对水树的抑制作用及其绝缘修复机理。采用高频高压水针电极法对新样本、预修复样本和在线修复样本进行加速水树老化。老化一个月后,使用显微镜观察样本中水树形态并测量其水树长度。通过差示扫描量热法分析样本绝缘层的劣化程度,同时利用扫描电镜和能谱分析仪对比水树区域的微观形貌及化学结构变化。研究表明,在线注入有机硅修复液能有效地抑制水树的生长。在电场的作用下,修复液分子和水分子同时向强电场区域(如微孔、水树区域等)进行扩散并发生反应,消耗水分并且生成凝胶颗粒填充微孔,一定程度上缓解了绝缘的劣化。     

催化剂对硅氧烷修复水树老化电缆长期效果的影响

为了研究不同催化剂与硅氧烷配合时,修复液对水树老化电缆修复效果的差异,选取甲基苯基二甲氧基硅烷(PMDMS)和一种长链硅烷,以及钛酸四异丙酯(TIPT)和长链苯磺酸两种催化剂,配制了4种不同配方的修复液,对水树老化电缆进行注入修复和二次老化,并通过工频击穿试验、水树形貌观测和傅里叶红外光谱测试分析短电缆试样绝缘的电气性能和微观结构变化.结果表明:4种配方的修复液均能抑制水树的生长,提高水树老化试样的击穿电压;长链硅烷搭配长链苯磺酸的修复液在绝缘层中的留存率最高,修复效果最佳;PMDMS搭配长链苯磺酸的修复液在绝缘层中的留存率最低,修复效果最差;最终证明当硅氧烷与催化剂在绝缘层中扩散速度相匹配时能够提高硅氧烷的留存率,增强修复液的长期修复效果.     

XLPE中压电缆中间接头的界面老化修复研究

电缆中间接头是城市电缆系统中最容易出现问题的部位,为了提高老化后电缆中间接头的绝缘性能,本研究尝试通过向中间接头注入修复液的方法进行修复。首先在潮湿环境下对电缆中间接头进行电热加速老化试验,并向老化后的样本注入修复液进行修复,通过工频介质损耗测量、工频击穿试验和能谱分析对修复前后中间接头样本的结构和性能进行对比分析。结果表明:老化后电缆中间接头的绝缘强度明显下降,而通过修复液修复后其绝缘性能有所提升。通过能谱仪检测发现修复后中间接头界面出现了Si和Ti的氧化物,说明修复液可以扩散进入中间接头界面并与侵入的水汽反应生成有机聚合物,填充在界面气隙空腔位置,从而提高了中间接头的界面击穿电压,达到了修复电缆中间接头的目的。     

XLPE水树老化电缆注入式修复研究

通过建模仿真、电气性能测试以及观测电缆水树区域微观结构变化,利用注入式技术修复老化样本;通过测量修复前后电缆样本的介质损耗正切以及对修复液在XLPE电缆内部的扩散进行有限元仿真,阐述修复液对老化电缆电气性能改善以及其在电缆内部的扩散情况;同时通过SEM技术观测到电缆水树区的微孔数量明显减少,且存在纳米级颗粒填充物质。结合实验和仿真结果,证实注入式修复技术能有效改善老化电缆绝缘性能。     

一种针对XLPE电缆的绝缘增强技术研究

为了解决电缆安装或制造过程中的潜在缺陷,通过向尚未投入运行的新电缆预先注入有机硅修复液(即预修复),研究修复液注入后对电缆的绝缘结构及电气性能的影响。首先通过压力注入装置将有机硅修复液注入到电缆样本中,测量新电缆样本和预修复液样本的工频击穿电压,记录两种样本在击穿过程中的温升情况。然后将两种样本放置3个月,再次测量样本的工频击穿电压并进行对比。结果表明:预修复电缆样本的工频击穿电压高于新电缆样本,且两种样本在击穿过程中的温度差别不大,说明修复液对工频击穿的热效应影响不明显。将电缆放置3个月后,预修复电缆样本的击穿电压较注入修复液后的电缆样本击穿电压有所下降,但仍高于新电缆样本的击穿电压。根据绝缘层电容模型和介电泳原理,说明预先注入到尚未投入运行电缆的修复液使得电缆绝缘不再是均匀介质,而是分阶绝缘复合介质,从而提高了电缆的绝缘性能。     

退役电缆和加速老化电缆的绝缘性能研究

为了促进电缆绝缘诊断技术完善,对两组不同地区的各自运行了5年和10年的退役电缆和人工加速老化电缆分别进行了偏光显微镜观测、傅里叶红外光谱测试、差式扫描量热测试和宽频介电谱测试,得到了电缆试样的理化性能和介电性能。研究发现运行5年电缆试样的性能优于运行10年电缆试样的性能,这可能是由这两种电缆服役期间的运行环境、温度、湿度及敷设方式的不同导致的。热老化时间越长,电缆的性能越差,这对实际运行电缆具有一定的参考价值。     

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。     

基于硅氧烷的XLPE电缆水树修复方法研究

交联聚乙烯(crosslinked polyethylene,XLPE)绝缘电力电缆在经过长时间运行后会发生水树老化,降低电缆绝缘强度,威胁电力系统的安全稳定运行。笔者设计了一套XLPE电缆绝缘水树修复装置,利用硅氧烷修复液对电缆试样进行了修复工作,详细介绍了修复过程并深入分析了修复机理。然后仿真对比了修复前后不同类型水树区域的电场变化,测试了修复后电缆介质损耗角正切与绝缘电阻的变化趋势,接着对电缆进行了加速水树老化实验,利用光学显微镜观察老化后XLPE绝缘中的水树生长情况。研究表明:修复液与水能快速反应产生聚合物填充水树孔隙,逐步提升电缆整体绝缘性能;生成物的介电性能与XLPE接近,能显著改善水树区域特别是尖端的电场,抑制水树的进一步生长,有效延长电缆使用寿命。     

基于硅氧烷的XLPE电缆水树修复方法研究

交联聚乙烯(crosslinked polyethylene,XLPE)绝缘电力电缆在经过长时间运行后会发生水树老化,降低电缆绝缘强度,威胁电力系统的安全稳定运行。笔者设计了一套XLPE电缆绝缘水树修复装置,利用硅氧烷修复液对电缆试样进行了修复工作,详细介绍了修复过程并深入分析了修复机理。然后仿真对比了修复前后不同类型水树区域的电场变化,测试了修复后电缆介质损耗角正切与绝缘电阻的变化趋势,接着对电缆进行了加速水树老化实验,利用光学显微镜观察老化后XLPE绝缘中的水树生长情况。研究表明:修复液与水能快速反应产生聚合物填充水树孔隙,逐步提升电缆整体绝缘性能;生成物的介电性能与XLPE接近,能显著改善水树区域特别是尖端的电场,抑制水树的进一步生长,有效延长电缆使用寿命。     

在运水树老化电缆绝缘性能提升技术的应用

基于硅氧烷的水树老化电缆修复技术为解决配网电缆老化问题提出了新的解决方案。介绍了水树老化交联聚乙烯电缆修复技术,分析了其在实际应用中对电缆绝缘性能的提升效果以及注入技术的相关检测手段,实际案例中运行电缆的现场修复测试结果表明,修复后老化电缆的绝缘性能有明显提升,并成功并网运行,说明该修复技术对老化电缆绝缘性能有良好的恢复作用。