10 kV交流XLPE电缆加速热老化后交直流绝缘特性分析

通过对比110℃加速热老化后10 kV交流交联聚乙烯电缆试样交直流绝缘特性的差异,采用不同温度下宽频介电谱、交直流击穿、直流电导率和空间电荷测试,结合有限元仿真,研究了不同热老化时间作用下10 kV交流XLPE电缆绝缘的交、直流电气特性,以及改为直流运行后电缆绝缘的电场分布。结果表明：随着热老化时间的延长,XLPE试样的复介电常数实部先增加后增速减慢,高频区介质损耗逐渐增加;试样的电流密度先减小后增加,空间电荷积累阈值场强则呈相反变化趋势,且试样内的空间电荷积累逐步由异极性转变为同极性。随着测试温度的增加,同一老化时间下XLPE试样的介电常数实部减小,介质损耗增加;试样的电流密度增加,阈值场强减小,试样内部空间电荷积累量有所增加,交直流击穿场强下降。直流电压下,绝缘层在靠近缆芯处电场高,电场差值随绝缘试样活化能的减小而增加。长期热老化后,电缆绝缘层的直流电场分布更均匀,且空间电荷积聚问题得到改善,有利于提升10 kV交流电缆改为直流运行的可靠性。     

交流XLPE电缆改为双极式直流运行的电压等级设计

对交流交联聚乙烯(XLPE)电缆配电线路进行直流改造后,确定合理的直流运行电压等级对改造后电缆的安全稳定运行及系统供电能力的提高具有重要意义。针对改为双极式直流运行的10kV和35kV交流配网中的典型XLPE电缆,通过有限元分析软件ANSYS对其在直流稳态工作电压及暂态冲击电压下的电场强度最大值及分布情况进行仿真分析。仿真结果表明,为避免空间电荷效应引起绝缘击穿,10kV和35kV交流XLPE电缆改为双极式直流运行后的电压等级分别取±10kV和±20kV为宜,可为相关工程提供一定参考。     

临界反转温差约束下66 kV交流XLPE电缆改为直流运行的电压等级和载流量分析

准确有效地评估交流电缆改为直流运行时的增容效果对电缆交改直后的安全运行至关重要。现有研究主要基于缆芯温度70℃为阈值确定交改直的电压等级和载流量,并未考虑绝缘层的稳态电场强度。因此,文中综合考虑临界反转时稳态电场强度较小和温升限值约束,提出了以绝缘层中的电场强度5 MV/m为限值的交改直电压等级和载流量判定方法;并且以66 kV交流XLPE电缆为例进行仿真计算,分析了直埋土壤敷设下交流电缆改为单极直流和双极直流运行时的增容效果。研究结果表明:当电缆在直埋土壤敷设下以66 kV单极直流运行和双极直流运行时,最大输送功率分别为改造前的1.53倍和1.12倍。所采用的分析方法可为电缆线路交改直工程提供一定的参考。     

交流电压下基于空间电荷效应的XLPE电缆绝缘老化研究现状

交联聚乙烯(XLPE)电缆以其优良的机械和电气性能广泛应用于现代电力系统。研究表明,在直流电压作用下绝缘中容易形成空间电荷,导致电场畸变,加速绝缘老化。国内外很少关于交流电压下空间电荷对XLPE电缆绝缘影响的研究。本文综述了交流电压下空间电荷对XLPE电缆绝缘老化的影响及其作用机理,并介绍了交流电压下测量空间电荷分布的改进的电声脉冲法。结果表明,交流电压下,空间电荷分布特性影响XLPE电缆绝缘老化。     

交流配电XLPE电缆直流改造的拓扑结构和空间电荷研究综述

对国内外在交流配电XLPE(交联聚乙烯)电缆直流改造方面的研究进行了梳理和介绍。对于在直流电压下运行的交流XLPE电缆,绝缘中的空间电荷积累是其面临的主要问题,将电缆绝缘中的电场强度限制在空间电荷积累阈值场强以下时,可以忽略由于电极注入和杂质电离带来的空间电荷积累的影响。对于单回交流配电线路直流改造的拓扑结构,可考虑采用双极式接线方式;当其供电能力提升较小时,也可考虑采用单极或者三线双极式接线方式。     

描述高压直流电缆绝缘材料电导率的公式比较

以高压直流交联聚乙烯(cross-linked polymeric,XLPE)电缆为研究对象,研究讨论了现阶段描述直流电压下绝缘材料电导率公式对XLPE材料的适用情况。首先基于两种不同电导率公式推导了稳态下高压直流电缆中电场反转的临界温差、绝缘层温度分布、电场、电导率和距离电缆中心的乘积以及绝缘层电场分布,并通过比较有限元仿真结果和公式计算结果证明了所推公式的可靠性。然后通过对不同电导率公式计算值的比较,以及不同公式在相同条件下引起的绝缘材料热电特性,证明了公式互换的可能性。     

高压直流挤包绝缘海陆复合电缆温度场及空间电荷分析

高压直流电缆运行过程中会在绝缘层内产生空间电荷,导致电场畸变,甚至绝缘击穿。为了研究电缆实际运行中空间电荷的影响,本研究利用有限元仿真获得了高压直流海陆复合电缆在额定电流、最大稳态电流和短时过载电流情况下的温度场。根据仿真结果,在空间电荷测试中分别设置10、20、40℃的温度差,分别模拟400 kV高压直流电缆在不同工作条件下的温度场。结果表明：在额定电流下XLPE绝缘层两侧温度差为8.1℃;最大稳态电流下XLPE绝缘层两侧温度差为18.7℃;短时过载1 h情况下,XLPE绝缘层两侧温度差为61.1℃;短时过载36 h情况下,XLPE绝缘层两侧温度差为41.1℃。实验结果显示温度梯度会使XLPE阳极低温侧产生异极性电荷积聚,使电场发生畸变。通过对畸变电场进行校正计算,发现最大电场畸变率随平均场强呈线性关系。随着温度梯度的增加,电场畸变率也在增大。在温度梯度40℃和外施场强50 kV/mm下,最大电场畸变率为1.68。     

交流电场下XLPE绝缘空间电荷研究综述

XLPE电缆目前广泛地应用于电力系统中,如何评估和预测现场运行电缆的老化及早期劣化的程度,是电缆绝缘状态评估的重要内容,然而这项研究在国内仍是空白。XLPE电缆的制造工艺过程、运行中的过电压和温升以及耐压试验过程都可能造成XLPE电缆绝缘特性的改变,导致绝缘性能下降,形成陷阱,特别是空间电荷的形成,畸变原有电场分布,直接影响XLPE电缆的绝缘特性。大量研究表明,在直流电场下空间电荷危害XLPE电缆绝缘,关于交流电压下空间电荷对XLPE电缆绝缘影响的探索较少。综述了交流电场下空间电荷效应对XLPE电缆绝缘影响的相关研究成果,并介绍了测量固体介质空间电荷分布的电声脉冲法,为从空间电荷测量角度研究XLPE电缆绝缘老化程度和状态评估提供了参考。     

35kV三芯XLPE电缆改为三极式直流运行的温度场和电场仿真分析

计算分析和软件仿真35kV交流电缆线路中典型交联聚乙烯(XLPE)电缆改为三极式直流运行后的电场和温度场,当电缆长期运行温度取90℃时,所选电缆的最大直流电流可考虑取425A,直流电压等级可考虑取±50kV,最大输送功率约为改造前的2.6倍,所得结论可为相关工程提供一定参考。     

10 kV交流XLPE电缆改为直流运行的温度场和电场仿真分析

将交流电缆配电线路改造为直流运行后,准确设计电缆的运行参数能在最大程度上利用原有线路的供电能力。为此,以10 kV电压等级交流配电网中广泛使用的典型3芯交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆为例,根据所选电缆的结构和材料参数,使用有限元分析软件ANSYS建立了电缆温度场和电场耦合仿真模型,并在直流运行方式为双极式的条件下对电缆的温度场和电场进行了仿真。研究结果表明:对于所选典型电缆,为避免空间电荷效应的影响,其直流电压等级的取值范围为±10~±20 kV;当电缆在温度为40℃的空气环境中敷设而且导体的长期工作温度为70℃时,其载流量约为440 A;同时,其最大输送功率约为改造前的1.3~2.6倍。所得结论以及所用设计条件、步骤可为相关工程提供一定参考。     

直流叠加冲击电压下PEA法空间电荷测量系统的研制

在直流输电线路中,电缆线路易受到操作过电压与雷电过电压的侵扰,导致线路在直流电压的基础上叠加冲击电压,使绝缘层空间电荷积聚发生变化。为了研究冲击电压叠加对直流电缆线路运行中电荷积聚的影响,本文在传统的电声脉冲法上进行改进,结合等效电路进行公式推导与Pspice仿真,合理选取测量系统中阻容元件的参数取值,研制了一套直流叠加冲击电压下PEA法空间电荷测量系统,并测量了XLPE试样在直流叠加冲击电压下的空间电荷特性。结果表明：试样受到的冲击电压与直流电压均达到了极高的耦合效率,空间电荷特性表明叠加同极性冲击电压比异极性冲击电压更能够促进同极性电荷的注入和迁移。     

320kV交联聚乙烯直流电缆用国产基料选型研究

目前,320 kV交联聚乙烯(crosslinked polyethylene,XLPE)直流电缆是已投运的最高电压等级的柔性直流电缆。XLPE高压直流电缆是柔性直流输电系统的核心设备,将XLPE高压直流电缆绝缘基料国产化具有重要意义。该文测量与评估了多种国内知名厂家生产的绝缘基料的直流击穿电场强度、空间电荷特性与直流电导率,对比国外超净基料、绝缘材料(超净基料+2%交联剂)对应电性能指标,优选出了两种国产基料,确定了320kV XLPE直流电缆绝缘料用基料国产化的可行性。最后,详细研究了国产基料直流电导率参数,确定了适合于国产基料的电导率拟合函数。     

３５kV三芯 XLPE电缆改为三极式直流运行的 温度场和电场仿真分析

计算分析和软件仿真35kV 交流电缆线路中典型交联聚乙烯(XLPE)电缆改为三极式直流运行后的电场和温度 场,当电缆长期运行温度取90℃时,所选电缆的最大直流电流可考虑取425A,直流电压等级可考虑取±50kV,最大输送功率约为改造前的2.6倍,所得结论可为相关工程提供一定参考。     

空间电荷效应对直流电缆及附件绝缘界面电场分布的影响

电缆与附件(终端或接头)的绝缘界面一般为绝缘的薄弱环节,直流电压协同温度梯度效应将导致其界面间的空间电荷量增多。为此,基于直流电缆运行中的温度梯度效应,通过测量直流工作电场下硅橡胶(SR)/交联聚乙烯(XLPE)双层介质界面的空间电荷特性,建立了电缆接头套接电缆上的仿真模型,根据SR及XLPE的电阻率-温度特性及空间电荷测量结果,探讨了温度梯度场下空间电荷效应对直流电缆及附件界面电场的影响。研究发现:随着温度梯度(温差)的增加,电缆与附件界面的积聚电荷量增大。温度梯度效应有助于增加电缆与附件界面应力锥侧的电场强度;存在空间电荷效应时,温度梯度场下电缆与附件界面应力锥侧的电场强度略有减小,同时高压屏蔽管侧的电场强度略有增加。     

30kV直流XLPE电缆电场及温度场的仿真计算

根据电流场和静电场理论,分析了在计算电缆绝缘层电场分布时必须同时考虑电导率和空间电荷的影响。为计算直流交联聚乙烯（XLPE）电缆绝缘层径向电场及温度场分布,应用多物理场有限元仿真软件COMSOL模拟实际运行工况,解决了电热耦合场场量的计算。仿真计算时,电导率模型采用的是最适合XLPE绝缘材料的经验公式;设计阶段的空间电荷数据是采用电声脉冲（PEA）技术测量绝缘样品而得到。仿真计算结果表明,设计的30kV直流XLPE电缆是满足设计和实际运行要求的。     

高压直流电缆接头稳态温度场分布及其影响因素

温度是反映电缆中间接头运行状态的重要参数。与交流不同,高压直流电缆中间接头绝缘层温度的变化影响着电场分布和空间电荷的积累,因此不仅要关注接头线芯的温度,更要研究绝缘层温度和绝缘层内外表面温差的变化。建立了高压直流XLPE绝缘电缆中间接头的简化模型,利用有限元软件进行仿真,得到了接头绝缘层稳态温度分布,并研究了不同线芯电流和电缆接头外表面温度分别对接头导线芯温度、XLPE主绝缘和硅橡胶（SIR）增强绝缘层温度分布以及绝缘层内外表面温差的影响。结果表明：直流高压下,线芯电流对三者影响较为显著;接头外表面温度对接头导线芯最高温度、绝缘层最高温度和绝缘层温度分布有影响,而对绝缘层内外表面温差的影响可忽略不计。     

高压直流XLPE电力电缆预制式接头的设计

交直流绝缘层中本构方程的相似性决定了直流交联聚乙烯(XLPE)电缆附件与交流XLPE电缆附件的结构和设计原理的相似性。但是两种电场下本征参数性质的不同又使得直流XLPE电缆附件的设计不同于交流XLPE电缆附件的设计。为合理设计直流XLPE电缆接头,借鉴交流XLPE电缆接头设计的经验,给出了详细的设计直流XLPE电缆接头结构的方法。在直流XLPE电缆接头的设计中,界面空间电荷的抑制是接头设计成功的保证;而对界面空间电荷的抑制就需要界面两侧绝缘的介电常数和电导率的合理配合。最后,以30 kV直流XLPE电缆中间接头的设计为例,通过仿真计算得出,在高压屏蔽层端部附近界面上的允许切向电场强度取为1.5 kV/mm时,EPDM与XLPE在设计电场下符合应力锥优化设计要求的电导率比值范围可取为(0.5,5),在此范围之外的电导率比值的材料是不可以用来设计直流XLPE电缆中间接头的。     

交联聚乙烯挤出绝缘高压直流电缆全工况运行考核及温度梯度下空间电荷测量

为深入研究分析不同运行负荷条件下交联聚乙烯(XLPE)挤出绝缘高压直流电缆绝缘层温度梯度对空间电荷和电场分布的影响,综述了现有直流电缆试验标准及评估方法,并介绍了高压直流电缆全工况运行考核控制系统和全尺寸电缆空间电荷测量系统的研制过程,以及均匀温度和不同绝缘层温差条件下某高压直流电缆及附件样品考核试验和空间电荷测量结果。该系统电缆绝缘层内外最大试验温度差为40℃,可以实现对绝缘厚度达16 mm的高压直流电缆在运行工况下进行空间电荷测量。在控制绝缘层温度梯度条件下,靠近温度较低的外半导电层处异性电荷聚集明显,且随绝缘层温差增大电荷密度大幅增加,低温区界面电场畸变严重。在绝缘层温度差为40℃时,低温区界面场强达到均匀温度条件下平均场强的1倍。     

特约主编寄语

社会经济活动对能源消费的快速增长以及人们对能源供给安全和生活环境恶化的日益关切,要求电网能在有限的线路走廊内实现远距离、大容量、低损耗、高效率的电力传输,并要求不同电网能互联以提高电力系统抵御风险的能力,改善供电可靠性。同时,随着太阳能、风能等可再生能源在电能结构中所占的比例不断增加,电网需要在不影响电能质量水平的情况下有效吸纳这些间歇性的电能资源。高压直流输电技术（HVDC）为上述问题提供了优异的解决方案,并在过去十年间得到了迅猛的发展与应用。此外,自20世纪90年代以来,迅速发展且日臻成熟的基于电压源换流技术（voltage sourced converter, VSC）,即柔性直流输电技术(HVDC Flexible,国外亦称“轻型直流输电技术”）,与传统的直流输电技术相比,更具特殊的技术优势：如有功和无功功率独立控制、毋须电网提供短路电流支持换相、两站点无需通信以及潮流反送时毋须反转极性等,在各种可再生能源接入（如海上风电）、海洋孤岛平台（岛屿、海上平台）供电和未来大城市商业住宅中心增容供电以及异步交流电网互联等领域展现了广阔的应用前景。

高压直流电缆,尤其是交联聚乙烯（XLPE）挤出绝缘高压直流电缆,作为直流输电系统的关键设备之一,因其体积小、重量轻、传输容量大、绝缘性能优异、对环境影响小等优点,相关的技术研发和应用备受关注。

虽然直流电缆的结构与交流电缆相比并无二致,但其技术问题与挑战远远超过交流电缆。首先,在交流应用场合,电场分布由绝缘结构中各处的电容决定,而绝缘材料的电容率（介电常数）在电气工程应用中所涉及的温度和电场范围几乎是常数,因此同轴电缆绝缘中的电场分布只由电缆的几何结构和尺寸决定,且不受运行负荷和环境的影响;而在直流电缆绝缘中,电场分布取决于绝缘的直流电阻分布,也即绝缘层特定位置的电阻率,而绝缘材料的电阻率又是所处位置温度和电场强度的函数,这种由温度梯度、电场分布到材料性能再到电场分布的多物理场耦合关系,使得直流电缆绝缘中的电场设计与选取变得异常复杂和困难。其次,伴随聚合物材料优良绝缘性能而来的矛盾是在直流电压作用下材料中空间电荷的聚集与迁移,绝缘结构中的空间电荷将改变局部电场的分布,极端情况的电场增加可能引起局部绝缘的加速老化甚至击穿。最后,相较于交流系统,人们对聚合物材料在直流电压下的绝缘特性、老化特性、绝缘缺陷的产生与发展直至绝缘失效机理的研究十分欠缺,以至于目前在世界范围内依然缺少科学且有效的直流电缆试验考核与评价手段,而作为快速增长的电网资产以及考虑直流电缆未来将大量运用于海底输电和联网,如何保证安全可靠的敷设施工和现场试验,以避免未来巨大的运行维护与检修成本,也是电网建设与运行管理者必须进行的技术准备。

在国内,由于早期直流电缆市场前景不甚清晰、电缆制造企业研发投入不足,我国挤出绝缘高压直流电缆的研究和应用远远落后于日本和欧美国家。在直流电缆绝缘材料及屏蔽材料的国产化、直流电缆结构设计理论及制造工艺的优化、终端及接头的材料选型与制造、科学有效试验检测方法的建立以及直流绝缘老化和电缆系统可靠性的评价手段等领域依然有大量的工作需要开展。

鉴于此,《南方电网技术》编辑部适时地编辑出版了此期围绕挤出绝缘直流电缆技术的专刊,以便从事直流电缆材料技术、制造技术、试验技术以及运行维护技术研究的同事宣传与交流自己的工作成果,也为我国挤出绝缘直流电缆技术的发展与应用研究起到“抛砖引玉”的作用。得到国内同行鼎力支持与帮助,本专刊共计收录15篇论文,内容覆盖直流电缆的技术发展现状与挑战、国内直流电缆的制造与应用以及直流电缆绝缘材料、试验及运行维护的各个方面：

1） 国产直流电缆制造与应用：“中国交联聚乙烯绝缘高压直流电缆发展的三级跳: 从160 kV到200 kV再到320 kV”文章系统介绍了国内过去3年间在3个电压等级XLPE绝缘直流电缆的研发与应用情况,对未来研发更高电压等级（如±500 kV）的直流电缆和工程应用都有很好的参考价值;

2） 直流电缆绝缘与屏蔽材料技术：“高压直流电缆交联聚乙烯绝缘材料及半导电屏蔽材料热性能及机械性能分析”和“直流电缆屏蔽料对XLPE绝缘空间电荷的影响”等文章初步比较研究了国产直流电缆绝缘与屏蔽料同几种进口材料的物理热、机械性能以及空间电荷特性,解释了引起国产与进口材料物理热机械性能差异的原因;“添加纳米MgO对交联聚乙烯中直流接地电树枝的影响”文章介绍了XLPE和XLPE/MgO纳米添加材料在重复施加直流电压和短路过程中电树枝的生长特性,用PEA方法测量了两种材料中空间电荷的聚集特性的差异,用XLPE/MgO纳米材料中形成同性电荷的事实解释了纳米颗粒阻止了电极尖端中性电荷的注入,进而阻止延缓了电树发展的机理;

3） 空间电荷测量技术：针对直流电缆绝缘中空间电荷的测量问题,“基于脉冲电声法的同轴塑料电缆空间电荷测量技术的研究进展”和“全尺寸直流电缆脉冲电声法（PEA）空间电荷测量系统设计及声信号衰减与色散补偿”等文章分别介绍了同轴结构中空间电荷的测量技术,重点介绍了厚试样中采用脉冲电声法（PEA）时声波信号的衰减与色散修正方法,这是全尺寸电缆绝缘中空间电荷测量时保证足够的测量灵敏度和空间分辨率并以此计算评价空间电荷对直流电缆绝缘中电场分布及可靠性影响所必须的技术手段;

4） 直流电缆系统过电压与绝缘配合：虽然任何电介质材料的直流绝缘强度都远远高于交流绝缘强度,但在直流电缆系统中,尤其是架空线与电缆复合输电线路中（如南澳柔性直流工程）,直流电缆绝缘仍旧要承受来自系统故障及雷击所引起的暂态过电压,“柔性直流系统挤出绝缘电缆暂态过电压仿真”文章以南澳柔性直流输电示范工程为研究背景,仿真研究了不同故障类型,包括交流单相接地、两相短路、桥臂电抗器接地条件下直流电缆系统的暂态特性,为未来直流电缆绝缘设计和系统绝缘配合提供了很好的借鉴;

5） 直流电缆终端与接头技术：如同交流电缆的终端接头附件,直流电缆终端与接头也包含不同介电性能的绝缘材料和界面,使其结构设计和空间电荷控制更加困难,“硅橡胶电导特性对XLPE绝缘高压直流电缆中间接头内电场分布的影响”和“正交电场下XLPE/SIR介质界面空间电荷的特性”等文章分别介绍了运用电导非线性硅橡胶（SiR）材料改善直流电缆接头应力锥处电场分布的研究和正交电场下XLPE/SiR界面空间电荷特性的研究,这些积极的研究尝试将为优化设计与制造直流电缆终端与接头附件提供有用的参考;

6） 电缆绝缘老化评估技术：电应力是导致绝缘介质在长期运行条件下产生老化直至绝缘失效的主要因素,大量的XLPE材料在交流电压或直流电压下的电老化试验研究表明两种电压下的材料老化速度存在较大的差异,其结果直接决定着直流电缆绝缘寿命的设计与运行老化评估,“高压XLPE电缆绝缘V t特性研究方法”文章介绍了介质的击穿电压V和击穿时间t的关系,也即V t特性曲线,并用于描述XLPE电缆绝缘的电老化寿命模型,分析了国内外高压交、直流XLPE电缆绝缘V t特性的研究方法及相关结果;

7） 直流电缆系统试验与运维技术：针对直流电缆试验技术、直流电压下局部放电产生与测量技术的研究与发展,“挤出绝缘高压直流电缆系统试验技术规范综述及建议”系统分析了交直流电缆试验技术的差异,结合目前被广泛采用的CIGRE TB 496推荐试验方法,对如何提高直流电缆试验的有效性与科学性提出了具有启发意义的建议;而“直流局部放电检测技术综述”系统完整地综述了直流电压下局部放电缺陷的产生发展机理以及测量技术,介绍了国内外在这一研究领域的研究现状,为国内同行开展相同领域的工作描述了清晰的技术路线;作为对直流电缆系统长期可靠性考核评价方法的完善,有关热流场仿真计算的“直流电缆负荷循环系统中温控介质轴向温度分布仿真研究”文章为在直流电缆预鉴定试样中准确控制绝缘层问题梯度分布提供了有用的参考。

在近几年电网企业柔性直流输电示范工程需求的强力推动下,我国在XLPE绝缘直流电缆的制造、试验和工程应用方面有所突破,并实现了从±160 kV到±200 kV 再到±320 kV电压等级所谓“三级跳”式的发展,在科研方面也取得了许多重大成果,本刊所发表的仅是部分的最新成果。但是专刊文章所涉及的研究内容均是全面提高直流电缆制造与安全运行技术必须关注的,完全有理由相信,这一专刊的出版将为推动国内在这一领域的研究起到积极的作用。

最后,衷心感谢论文作者的大力支持,感谢论文审稿专家、《南方电网技术》编辑部为本专刊顺利出版所付出的辛勤劳动。

傅明利

2015年10月4日于南方电网科学研究院

     

电压稳定剂对交联聚乙烯直流绝缘性能的影响

电压稳定剂多用于交流电缆用交联聚乙烯(crosslinked polyethylene,XLPE)绝缘材料,尚未有研究系统探索电压稳定剂在直流电缆XLPE绝缘中应用的可行性。为了研究电压稳定剂对XLPE直流绝缘性能的影响,选取一种可接枝的芳香酮化合物(aromatic ketone compound,AKVS)作为电压稳定剂。通过熔融共混和热交联方法制备含有AKVS和抗氧剂的XLPE-A试样,以仅含抗氧剂的XLPE试样为参照,测试电压稳定剂对XLPE红外吸收光谱特性,以及不同温度下的直流击穿强度、电导特性和空间电荷积累特性的影响。实验结果表明:AKVS分子在热交联过程中能通过其乙烯基上的化学反应接枝到XLPE分子上;含有AKVS的试样不同温度下的直流击穿强度均得到大幅度提高;AKVS使XLPE电导率的温度依赖性略有增大,但对直流电缆绝缘层电场分布的负面影响并不明显;含有AKVS的试样空间电荷的分布相对更均匀、积累量相对减小,电荷消散速度相对更快。该文提出一种将电压稳定剂应用于直流电缆XLPE绝缘的方法,可以作为其他改性方法的有益补充。