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。     

水树老化XLPE电缆绝缘的修复技术及微观结构分析

为解决城市电网中的电缆绝缘老化问题,本文从电缆的缆芯压力注入一种有机硅液体以延长老化后交联聚乙烯(XLPE)电缆的寿命,对其实现方法、效果和微观结构变化进行了研究。讨论了水树的生长和修复原理,并对渗透的微观过程进行了分析。将新电缆试样进行水树加速老化形成明显的水树,通过修复液压力注入进行修复,修复后试样的阻性电流迅速下降,击穿电压提高。通过SEM(扫描电子显微镜)和XPS(X射线能谱分析)观察电缆切片,发现了水树区的胶状填充物,其成分为Si和Ti的氧化物。对现场运行电缆进行了绝缘修复实验,修复后介质损耗正切值明显下降。通过实验和微观分析说明,该方法对老化电缆的绝缘有较明显的改善作用,水树空洞生成的填充物具有良好的填充和绝缘性。     

硅氧化焼注入后水树老化交联聚乙烯电缆电气特性和微观结构（英文）

To evaluate the effect of using siloxane liquid to rejuvenate water tree defects in cross-linked polyethylene(XLPE)cables,we investigated the electrical properties and micro-structures of water-tree aged XLPE cables after siloxane liquid injection treatment.The water-tree aged samples were prepared by performing accelerated aging experiment using water-needle electrodes,and the siloxane liquid is injected into the aged cable through a pressurized injection system.Dielectric loss factors of the samples before and after the rejuvenation were compared.The water trees and the internal filler were observed using scanning electron microscope(SEM).Electrical properties of the reactants are measured.Electric field simulation is conducted to verify the rejuvenation effect by finite element method.The results show that the siloxane liquid diffused into the insulation layer in a short time and reacted with water in the water trees.The electrical properties of the formed organic filler are in accord with that of XLPE.Therefore,the action between siloxane and water can inhibit the growth of water trees and reduce electric field distortion of the water tree areas.As a result,insulation performance of the cable is enhanced.A 70 m long cable was aged and rejuvenated in laboratory and an on-site rejuvenation experiment was conducted,and in both cases the dielectric loss factor and leakage current halved after rejuvenation.     

基于水树微观结构特征的水树老化电缆PDC支路参数特征

为了研究水树老化电缆极化-去极化电流(polarization and depolarization current, PDC)支路参数变化特征及原因,分析了水树微观结构特征,并揭示了水树微观结构对电缆PDC支路参数的影响。对短电缆和长电缆样本进行加速水树老化,利用PDC检测样本极化–去极化电流,并计算老化样本Debye模型三支路参数。利用光学显微镜观测短电缆样本中的水树形态,利用扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)观测水树区域微观形貌。PDC三支路参数辨识结果表明,水树老化样本第3支路时间常数显著高于未老化样本。另外,第3支路电容增加量高于电阻减小量。微观观测结果表明水树区域存在大量孤立微孔,分析认为,水树生长将造成材料分子链断裂及形成大量微孔–XLPE界面,导致材料偶极极化时间及界面极化时间增长,样本第3支路时间常数显著增大。另外,水树区域存在大量孤立微孔,其限制了离子在水树区域的运动,从而导致样本第3支路电容增大量高于电阻减小量。     

修复水树老化XLPE电缆的修复液注入技术

电缆修复液注入技术已在国外使用 16年多 ,是一种较为有效的延长XLPE中压电缆运行寿命的方法。简要介绍了该技术的工作原理、实施过程、实施该项技术所带来的风险以及实用价值     

水树对XLPE电缆绝缘材料性能和微观结构影响的研究进展

阐述了交联聚乙烯(XLPE)电缆中水树引发、生长理论,讨论了水树枝模型及水树化学反应过程,分析了水树对XLPE电缆绝缘材料电性能(介电常数、击穿电压、损耗因子、电导及电树引发电压)的影响。在此基础上,介绍了水树对XLPE电缆绝缘材料微观结构的影响,包括水树中的氧化降解作用对电缆微观结构以及水树对电缆绝缘中空间电荷分布的影响。     

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。     

交联聚乙烯水树老化电缆电气性能与水树区域含水量的关系

为了深入了解交联聚乙烯(XLPE)水树电缆电气性能的变化特征,利用极化-去极化电流法测量老化电缆样本不同老化时期的直流电导率和0.1 Hz介损,并使用显微镜和红外光谱仪观测老化电缆样本水树区域含水量,研究不同水树老化时期的电缆电气性能和水树生长之间的关系。研究表明,老化电缆的电气性能和水树长度不呈正相关关系,而和水树区域含水量具有密切关系。     

有机硅注入技术对电缆水树缺陷的绝缘修复研究

通过有机硅液体压力注入的方式,对交联聚乙烯(XLPE)电缆的水树缺陷进行绝缘修复,并分析其修复效果和原理.通过加速水树老化实验,使电缆介质损耗因数达2％左右,绝缘电阻低于3500 MΩ,利用压力注入式修复装置把修复液注入缆芯对水树缺陷进行填充和修复,比较了修复前后的介质损耗、击穿电压和电场强度等.结果表明:该修复液能在...     

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.     

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电缆水树老化的防止对策

该文指出交联聚乙电缆的水树老化会使电绝缘击穿,影响系统运行。防止平树老化的对策是：设计时,在地下水位较高及多雨地不宜采用直埋敷设,电缆数量较多区域采用电缆隧道或电缆沟,距变电所远的用户采用阻水电缆或架空敷设。     

中压电缆绝缘料的水树老化研究

近年来，随着中国电力企业对长寿命、高可靠性电力电缆关注的增加，武汉高压研究所和陶氏化学公司(The Dow Chemical Company)一道，共同开展了一项针对于中国电缆结构的中压电缆老化试验研究项目，就使用抗水树绝缘料对电缆性能的提升进行评估。经过6个月的加速水树老化试验，已经可以明显地看出，在使用抗水树绝缘料和普通半导电屏蔽料后，电缆的性能得到了显的提升。同时，为了建立和确保中压电缆期望的性能指标．该项目中使用的试验方案还可以作为一种在中国国内使用的鉴定试验方案。     

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。     

基于有限元法和疲劳理论的电缆水树老化机理

针对电缆水树老化问题,本文通过水针电极老化法加速XLPE绝缘水树老化,研究水树的微观形态,并建立了基于电场仿真和材料疲劳断裂理论为基础的水树老化模型。研究结果表明:Maxwell应力作用下的XLPE分子链会发生疲劳,疲劳累积导致分子链断裂形成微孔和裂纹,随着疲劳断裂的发展及水分的积累,逐渐发展形成相互连接的充水微孔和细枝,并最终发展形成水树。     

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。     

水树老化XLPE电缆绝缘温度特性的研究

为了确保电力系统的安全可靠运行,运行中的XLPE绝缘电力电缆老化状态的评价和估计具有十分现实的意义。本文通过实验,研究了温度对水树老化XLPE电缆绝缘的tgδ、损耗电流谐波分量的影响,并探讨了采用电缆绝缘的交流不平衡分量来诊断电缆中水树状态的可行性。     

水树老化XLPE电缆绝缘的超低响应研究

本文采用差频的方法对ＸＬＰＥ电缆的超低频响应特性进行了研究,发现水树劣化电缆在０．３Ｈｚ以下差频范围的电流响应波形与完好电缆有显著差异,信号特征明显,检测灵敏度高,抗干扰能力强。最后,对水树的超低应电流脉冲响应机理进行了探讨。该研究对ＸＬＰＥ电缆检测技术的发展具有特别重要的意义。