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。     

热老化对电压稳定剂改善交联聚乙烯绝缘性能的影响

为了进一步提高交联聚乙烯(XLPE)的电气性能,该文选用间氨基苯甲酸作为电压稳定剂,用溶液法制备了质量分数为1％的XLPE共混物试样,并对试样进行加速热老化实验.利用空间电荷、电导率和表面电位衰减测量,研究了添加电压稳定剂和热老化前后材料的电气性能.通过试样在添加电压稳定剂与老化前后的电场和陷阱能级分布,分析了电压稳定...     

高压电缆绝缘热老化特性及破坏机理研究

高压电缆长期运行过程中温度引起的绝缘材料热老化是影响其整体绝缘性能的重要因素。通过对高压电缆主绝缘层切片取样,研究分析了不同老化程度试样的微观形貌、官能团、结晶度、交联度等理化性能变化规律,测试分析了不同老化程度试样的电阻特性、介电性能和击穿特性,仿真模拟了不同温度下交联聚乙烯分子链的运动情况,进一步讨论了热老化对其微观结构的破坏演变机理。研究结果表明,老化2 160 h后试样的晶区结构破坏较为严重,随着老化时间的延长,相邻晶区的间距增大,晶区排列松散,无定型区面积增大;羰基指数从3.88%增大至11.06%,羟基指数从1.58%增大至10.98%,结晶度从35.43%下降至35.05%,交联度先降低后升高。老化后试样的绝缘性能相应的发生变化,体积电阻率从2.76×1017Ω·cm下降到4.10×1013Ω·cm,介电常数从2.49增加至2.73,击穿场强从55.80 kV/mm下降到42.19 k V/mm,这主要是由于热老化破坏了试样的分子结构,促使其改变了结晶区与非晶区占比,产生了羰基、羟基等极性官能团,加快了电缆绝缘材料的性能下降。该工作对于高压电缆绝缘性能评价和异常分析具有指...     

热老化对交联聚乙烯电缆绝缘理化结构的影响

按照XLPE电缆热老化过程中绝缘材料理化结构的变化规律,对不同老化程度的电缆绝缘材料的热裂解活化能、结晶形态、分子结构进行分析。结果表明:不同温度热老化过程中羰基指数均随着老化时间的增加而增大;低温热老化有利于XLPE结晶形态的完善,XLPE活化能有所升高,高温热老化对XLPE结晶形态有显著的破坏作用,XLPE活化能成指数规律下降。电缆绝缘材料在热老化热裂解的同时也发生后交联,低温热老化电缆绝缘材料后交联作用占主导地位,而高温热老化电缆绝缘材料热裂解为主要因素。     

不同热老化温度下高压电缆绝缘特性及失效机理

高压电缆的运行温度是影响其绝缘性能的关键因素。该文通过对交联聚乙烯（XLPE）开展不同温度下的加速热老化实验，对比了XLPE微观理化性能和宏观电学性能的变化规律。同时，在微观层面模拟了XLPE分子在不同温度下自由体积与均方位移的变化规律，在宏观层面结合XLPE的介电性能分析了高压电缆内部温度场的变化规律，进而揭示了高温下高压电缆的绝缘失效机理。研究结果表明，随着老化温度的升高，XLPE分子的劣化程度加快，羰基、碳碳双键等官能团含量增大；介质损耗因数与介电常数逐渐增加，甚至出现了突增的现象；结晶区结构的被破坏加快了击穿场强的下降；分子运动加剧，自由体积率从12.53%增大至14.07%。老化后介电性能的下降会导致电缆内部温度升高，从而对电缆的热老化起到了正反馈作用。     

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。     

热老化对交联聚乙烯电缆绝缘中水树的影响研究

热老化过程不但会影响交联聚乙烯电缆绝缘的电磁学和物理化学性能,还对绝缘内水树的产生与生长有着一定的影响。通过研究热老化过程对XLPE电缆绝缘中的水树现象的影响,以及在几个有可能的影响因素当中,哪个因素对水树现象的影响最大。实验结果表明,在与XLPE电缆绝缘的热老化有关的各种因素对水树现象的影响中,热氧化对XLPE电缆绝缘表层水树的产生和生长的影响最大。尽管热氧化所引起的缺陷有可能就是XLPE电缆绝缘中水树生长过程中的起始点,但是它在一定程度上抑制着水树的成长,甚至有着"水树延迟效果"的美称。     

电压稳定剂及其含量对高压直流用500kV XLPE电缆材料绝缘性能的影响

该文研究了4-正丙基苯甲酸电压稳定剂及其含量对高压直流用500kV交联聚乙烯（XLPE）电缆材料绝缘性能的影响。采用500kV XLPE直流电缆料,通过溶液共混法和热压法制备电压稳定剂含量分别为0%、1%、3%和5%的XLPE试样,对试样进行了空间电荷、直流电导率、直流击穿、介电性能、机械性能和差示扫描量热实验。结果表明：添加4-正丙基苯甲酸电压稳定剂可以有效抑制XLPE试样中空间电荷的积累,减小材料的直流电导率并提高其绝缘寿命指数,且电压稳定剂含量为1%时XLPE试样的直流击穿场强和寿命指数最大;随着电压稳定剂含量的增加,试样的直流击穿场强先增大后减小,相对介电常数和介质损耗逐渐增加,且频率对材料相对介电常数作用更加明显;试样的机械性能和结晶度呈现出相反的变化趋势。量子化学计算表明,电压稳定剂具有正电子亲和能和较窄的分子带隙,电压稳定剂分子极性较大,添加后有利于在试样内部引入陷阱,从而有效提升了电缆绝缘材料的电气性能。     

热老化对交流配电XLPE电缆改为直流运行后电缆绝缘性能的影响

为了研究热老化对交流配电交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆改为直流运行后电缆绝缘性能的影响,先对已运行两年的10kV交流XLPE电缆样段进行135℃加速热老化试验,随后采用车床和特质刀具将电缆样段沿轴向环切得到薄片试样,通过直流电导率、空间电荷测量、表面电位衰减和直流击穿测试...     

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。     

Understanding Electrical Performance and Microstructure of Water Tree Aged Cables after Silicone Injection during Electrical-Thermal Accelerated Aging

To further understand the long-term effect of rejuvenation fluid on water tree aged cross-linked polyethylene (XLPE) cables after silicone injection, electrical performance and microstructure of water tree aged cables were investigated during an electrical-thermal accelerated aging experiment. Two groups of treated and untreated water tree aged cable samples were subjected to electrical-thermal aging for 2 weeks. The results of the dielectric loss factor showed that the electrical performance of the treated samples was significantly better than that of untreated samples after electrical-thermal aging. Microobservation results showed that the overall water tree sizes of the treated samples were much smaller than those of the untreated samples after electrical-thermal aging. Furthermore, there was a second growth of water trees in the original water tree region during electrical-thermal aging in both groups of samples. Using scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive spectroscopy (EDS), rejuvenation fillers were observed tightly embedded in water tree voids after electrical-thermal aging. The infrared (IR) spectroscopy analysis results showed that the concentration of rejuvenation fluid increased from the outer layer to the inner layer of insulation. Based on the results, due to the improvement of the electric field at the water tree tip and the diffusion of silicone fluid in the insulation layer, both the second growth in the original water tree region and continuing growth at the water tree tip can be effectively inhibited.     

交联聚乙烯电缆中电树枝的研究现状

总结了电树枝研究的最新进展,特别是交联聚乙烯电缆绝缘中电树枝的研究现状。对电树枝的分类以及在电树枝引发和生长过程中的一些影响因素进行了讨论。最后从实际应用出发,简要介绍了交联聚乙烯电缆中电树枝的诊断方法。     

水树老化XLPE电缆绝缘修复技术应用及展望

电力电缆的水树修复技术为电网企业解决老旧电缆问题提供了一条新思路.为此,对水树老化交联聚乙烯（XLPE）电缆绝缘修复技术的国内外现状、在我国的应用及发展前景进行了介绍.重点对修复液成分、注入技术及相关监测手段的发展和现状做了归纳总结,提出了当前需要解决的问题,并结合实际运行电缆的修复实例,对修复效果进行了分析.实例分析显示,修复后电缆的绝缘水平在短时间内有了明显提高,因此,也说明该修复方法对老化电缆绝缘有很好的修复作用.     

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。     

220 kV高压交流电缆用交联聚乙烯绝缘材料的性能研究

采用熔融共混法制备了220 kV高压交流电缆用交联聚乙烯绝缘材料预混料,采用后吸收法工艺制备交联聚乙烯绝缘材料。研究了国产高压交流绝缘材料与同电压等级进口材料在杂质含量、力学性能、体积电阻率、热老化性能、加工工艺性能等方面的差异,发现相关问题及差距,对国内高压电缆材料研发有一定参考意义。     

有限元法与田口方法相结合模拟研究交联聚乙烯电缆绝缘中的水树现象

聚合物中水树的引发与生长不仅与多个内部、外部参数有直接的关系,还与这些参数之间的协同作用有关。在研究水树生长的过程中,采用统计方法是非常必要的,这些统计方法首先要包括可靠的重要变量,还要能够对大量的试验结果进行合理的解释。运用田口方法和有限元法相结合的模拟方法可以在短时间内找到诱发水树的原因,还可以表征水树的危险性并采取适当的方法加以抑制其生长。数值分析及水树培养试验结果显示,水树内部的介电常数及介电常数分布是影响水树诱发的主要原因,而水树本身的几何尺寸的作用则相对次要。     

交联聚乙烯绝缘老化的试验与建模研究

本文介绍了交联聚乙烯（XLPE）电树枝老化的试验方法，给出了XLPE绝缘在在交流电压作用下的电树老化曲线。利用多元统计分析建立了枝状放电、丛状放电的数学模型，为XLPE电缆的在线检测提供了理论依据。     

采用温差法的10kV交联聚乙烯电缆水树老化评估

交联聚乙烯(XLPE)电力电缆在运行过程中受到电场、温度、水分等因素的共同影响而发生老化,引发事故,给电网的安全运行带来隐患.为此,选取水树老化10 kV XLPE电缆为研究对象,采用温差法研究了温差电流与试样老化时间的关系.实验结果表明,温差电流幅值随着试样老化时间的增加而增大;温差电流与直流电压的幅值正相关;随着电...