XLPE电缆绝缘加速热老化特性

为探究长期运行环境下XLPE电缆绝缘的老化特性,在实验室条件下对电缆绝缘材料进行加速热老化实验,通过红外光谱、氧化诱导时间及频域介电响应测试,比较分析老化前后XLPE电缆绝缘的理化特性、电气特性变化规律。结果表明:红外光谱中的羰基峰值可用于定性分析XLPE绝缘材料的老化程度;XLPE绝缘高温下的降解随着老化时间的延长愈加严重,氧化诱导时间不断缩短;XPLE材料介质损耗因数频谱曲线的最小值tanδ_(min)与材料老化程度相关且与测试温度无关,因此tanδ_(min)可作为评估XLPE绝缘老化情况的特征量。     

热老化对直流XLPE绝缘性能的影响研究

针对直流电缆交联聚乙烯的绝缘热老化,对比了国际商用直流电缆料(LE4253DC)与纳米氧化硅(SiO2)改性直流绝缘料两种材料在热老化前后电导率、击穿强度和空间电荷的特性变化。试验结果表明:随着老化温度的升高,LE4253DC的电导率先下降再升高,击穿强度整体下降,出现大量空间电荷。SiO2改性后,不同温度梯度下的电导率性能均有所提升,低温下的击穿特性较为稳定,异极性空间电荷得到了抑制。     

基于弛豫过程的XLPE电缆绝缘老化状态评估

为了评估交联聚乙烯(XLPE)电缆的绝缘老化状态,引入了频率分布函数f (v)。首先采用极化-去极化电流法测得电缆弛豫电流,再用f (v)对弛豫电流进行拟合,得到能直观反映XLPE电缆老化状态的f (v)·v-log(v)曲线。结果表明:XLPE电缆弛豫电流在频域分布上有两个明显的峰,且随着老化程度的增加,两个峰的峰值和脉宽都增大。热老化电缆的弛豫电流在频域的峰值频率明显向低频方向偏移,而水树老化电缆却无明显偏移现象。f (v)对电缆的老化状态比较敏感,能反映XLPE电缆的绝缘老化状态。     

基于非线性的水树老化XLPE电缆绝缘状态评估

为研究XLPE电缆的绝缘特性,用极化-去极化电流(PDC)法对新电缆和经改进水针法制备的不同老化程度的电缆进行实验。实验发现:在极化电压相同的情况下,水树老化电缆的泄漏电流值和去极化初期电流值比新电缆高出至少一个数量级;随着极化电压的升高,新电缆的泄漏电流值基本上呈线性增大,而经过水树老化实验的电缆泄漏电流值呈非线性增大,且老化时间越长,非线性程度越大。定义了快速非线性(FNL)因子,以获取不同绝缘状态电缆非线性程度的差异,从而评估电缆的老化程度。同时,根据实验电缆的实际参数建立了水树老化电缆有限元模型,仿真结果很好地验证了由XLPE水树引起的水树老化电缆绝缘非线性变化的特性。     

海上风电场高压XLPE绝缘海缆可靠性评估的方法

海上风电场需要对所使用的高压XLPE绝缘海缆方案的稳定性能以及故障损失风险进行评估,但目前国内外尚无应用在此领域中可靠性评估的实用方法。结合近海风电场海底电缆传输系统多种故障状态的特点,建立海底电缆的故障树模型和马尔可夫可修系统可靠性评估模型。最后,以国内某海上风电项目为案例进行分析,计算结果显示:三种方案的稳态无故障状态概率分别为97.5%、96.7%、97.4%;年传输容量期望计算值分别为1.9496×10~2、1.9673×10~2、1.9496×10~2MW;年故障损失成本期望值分别为2.51×10~3、1.77×10~3、2.61×10~3万元。根据计算结果可知,方案1无故障状态概率最大,但是三方案中,年传输容量和故障损失成本期望计算值对比分析,方案2(2回110 k V三芯高压XLPE绝缘交流钢丝铠装海缆)较优。实例表明,近海风电场高压XLPE绝缘海底电缆传输系统的可靠性评估需考虑其不同的故障状态,马尔可夫可修系统模型能够根据海缆传输系统不同的故障状态,从传输容量和故障损失成本的角度优化海缆的设计方案。     

基于加速性能退化数据的XLPE绝缘可靠性评估

传统的基于失效寿命数据的固体电介质绝缘可靠性评估方法,试验时间长、失效数据少且难以获取.针对这一问题,本文研究了基于加速性能退化试验数据的可靠性评估方法.首先,采用平均电荷密度作为性能退化特征量,分别在140、160、180 kV/mm场强条件下进行加速性能退化试验,获取性能退化数据.其次,计算得出各场强条件下交联聚乙烯(XLPE)绝缘材料的伪失效寿命并确定其统计分布.最后,结合虚拟增广理论对伪失效寿命数据进行扩充,利用统计分析方法对扩充后的数据进行分析.结果表明:采用加速性能退化试验方法进行XLPE绝缘可靠性评估,经理论计算得到样本可靠度、失效分布密度函数、平均寿命等性能可靠性指标.结合加速寿命模型理论推导出20 kV/mm稳定场强条件下该XLPE绝缘材料的预期寿命为15.3年,且到达预期寿命时可靠度为0.4451.     

一种城轨供电环网XLPE绝缘的老化评估方法

为准确评估城市轨道供电环网XLPE绝缘的老化状态,提出了一种基于科尔模型及多分类支持向量机的老化评估方法。首先,设计加速老化实验并制备了不同老化阶段的XLPE样品,基于介电测试和拉伸测试获取原始数据,以断裂伸长率为依据提出了用于表征老化状态的评估因子;然后,基于科尔模型提取介电特征参数,使用“一对其余”的多分类SVM方法进行老化状态分类;最终,通过训练集和验证集的分类结果论证了所提方法的准确性,并经现场应用测试证明了其有效性。该方法不需对实测样品进行破坏性加工或取样,就可实现无损的老化状态评估,适用于城轨供电环网XLPE绝缘的老化评估,能为日常运维及现场检修提供可靠参考。     

XLPE电缆绝缘老化与剩余寿命评估的试验方法

电缆投入运行后, 绝缘会受到电、热、机械、水分等因素的作用而发生老化,影响电缆的运行可靠性和使用寿命。XLPE电缆的绝缘状态与剩余寿命的评估是目前的热点问题,相对于定性的分析,对电缆剩余寿命的定量评估更有实际价值。文章总结了XLPE电缆绝缘老化机理并调研了几种定量分析电缆剩余寿命的方法：击穿电压对比法,介质损耗因素法和直流泄漏电流法。可为从事电缆运行情况和寿命研究的技术人员提供参考。     

基于0.1Hz下tanδ的XLPE电缆绝缘老化状态评估技术

随着电力电缆行业的持续发展,XLPE电缆绝缘检测技术受到越来越多的关注。对电缆绝缘老化状态的有效评估是当前电气设备管理一个十分重要和必不可少的过程。根据IEEE提出的有关电力电缆绝缘超低频(0.1 Hz)试验标准,提出一种对XLPE电缆绝缘分层取样,测量切片试样在0.1 Hz下的tanδ随外施电压的变化,以电压敏感度来判断绝缘老化程度的方法。通过测量不同运行年限的XLPE电缆绝缘,发现tanδ随外施电压的变化规律可以有效反映出不同运行时间绝缘老化状态的区别,绝缘内、中、外层的tanδ存在差异性。将老化电缆绝缘内层和中层的tanδ以外层tanδ测量值作为基准进行归一化,利用相对值的变化规律作为绝缘老化状态判断依据。实验结果表明,该方法对原始数据缺失的电缆绝缘老化状态评估是一种有效手段。     

热老化XLPE电缆绝缘的介电击穿行为的研究

击穿强度通常是用来表征检测和使用过程中的绝缘材料状态和质量的指标之一。尽管有许多报道对聚乙烯(PE)和交联聚乙烯(XLPE)的击穿电压进行了研究,但是对热老化后的交联聚乙烯电缆的击穿行为的研究不是太多。表征威布尔统计分布参数,即范围和形状参数与分子结构、物理和化学缺陷的含量和形状以及其他的物理化学性能有密切的关系。本文的目的是研究不同热老化程度的XLPE电缆的威布尔统计分布参数的变化行为。研究结果显示威布尔参数变化对XLPE绝缘材料的热老化程度是非常敏感的,利用威布尔参数与热老化程度的关系可以有效地诊断PE和XLPE电缆绝缘材料。     

XLPE电缆绝缘老化测试数据库管理系统

采用现代化的管理方法、手段和工具已成为技术发展和技术管理的重要条件。基于绝缘老化数据图片存储的交联聚乙烯 (XLPE)电缆绝缘老化测试数据库管理系统的开发 ,就是对高压交联聚乙烯电缆绝缘老化测试进行技术管理和分析的一种尝试。本文述评了国外在绝缘老化测试和统计方面已取得的成果 ;详细论述了本数据库管理系统的可行性分析、模块设计和主要功能     

换油条件下变压器油纸绝缘老化寿命评估研究

绝缘油作为变压器油纸绝缘的重要组成部分,其绝缘性能对油纸绝缘有重要影响,变压器通过定期换油清除油中杂质以提高其绝缘性能。为探索换油周期对变压器热老化寿命变化规律的影响,对不同换油周期的变压器油纸绝缘XY模型进行130℃下加速热老化试验,并在第15 d、30 d、45 d、60 d时进行换油前后模型变温介电谱测试、绝缘纸板聚合度测试、绝缘油酸值测试等试验。通过对换油后0.01～100Hz频率段变温介质损耗曲线的绝缘油活化能与绝缘纸板活化能关系进行分析,提出了一种基于换油后中频段介电谱绝缘纸板活化能计算方法。通过上述计算方法构建老化平移因子,然后结合老化平移因子与二阶动力学模型构建不同换油周期、不同温度下的油纸绝缘结构寿命预测关系式。结果表明:随着换油周期的缩短,油纸绝缘寿命逐渐增加;根据提出的方法得到的油纸绝缘寿命预测结果与实际情况相符,验证了方法的有效性。     

热老化对挤塑绝缘XLPE直流电缆空间电荷特性的影响

对国产200 k V挤塑绝缘交联聚乙烯直流电缆进行切片热老化研究,通过空间电荷测试分析热老化对电缆空间电荷特性的影响。试验结果表明:未热老化试样表面靠近电极区域出现大量异极性空间电荷,导致试样内部电场发生严重畸变。这些异极性空间电荷主要源于电缆制造过程中的交联副产物,因制造过程中脱气不充分而残留在电缆绝缘内部。热老化初期,试样表面区域的异极性空间电荷快速消失,这可能是由于热老化过程中的高温加速了交联副产物的释放,降低了异极性空间电荷量,试样内部的电场畸变得到有效抑制。热老化后,试样表面区域的空间电荷由异极性电荷转变为同极性电荷,且同极性空间电荷量大致随热老化时间的增加而缓慢增加,表明XLPE材料经历了较缓慢的老化过程。     

热老化对XLPE电缆绝缘空间电荷分布特性的影响研究

对110 k V XLPE电缆绝缘进行100℃和160℃加速热老化实验,通过电声脉冲法(PEA)测量了不同热老化试样的空间电荷分布特性。结果表明:当XLPE试样中有抗氧化剂存在时,氧化反应被抑制,试样中没有出现明显的空间电荷积聚。当抗氧化剂被消耗完毕后,100℃热老化试样内部靠近电极附近出现了明显的异极性电荷积聚,160℃热老化试样内部靠近电极附近出现了大量的同极性电荷积聚,试样中间出现了明显的异极性电荷积聚。热老化试样中的异极性电荷主要来自于热老化产物在电场下电离产生的离子对,而160℃热老化试样内出现的同极性电荷来源于电极的注入。在相同的条件下,未老化试样和100℃热老化试样中并不能观察到明显的同极性电荷的存在,因此,160℃热老化可能会降低XLPE的空间电荷注入阈值场强。     

XLPE电缆绝缘老化检测方法的研究

交联聚乙烯电力电缆(简称"XLPE电缆")绝缘老化程度的判断对于保证电力系统的稳定运行至关重要。为了更好地掌握电力电缆的绝缘老化状况,保证输电线路的正常运行,研究了XLPE电力电缆绝缘老化常用的检测方法,比较分析了各种检测方法的优缺点,最后提出了一种新的运用于XLPE电力电缆的联合检测方法。     

接地电流谐波多维特征评估XLPE电缆热老化

热老化是影响电缆绝缘寿命的主要因素之一，本文通过研究热老化交联聚乙烯电缆的接地电流谐波特征来评估电缆热老化状态。在实验室条件下以实际运行电缆为试样开展加速热老化实验，测试分析不同老化程度下电缆接地电流的变化规律，采用改进变分模态分解法提取接地电流中的敏感谐波，并建立接地电流谐波时域、频域、相对能量和样本熵等多维特征参数与电缆热老化程度的关联关系。研究发现，热老化使谐波的相对能量增大的同时，也增加了谐波序列的无序度。     

振动载荷条件下的交联聚乙烯绝缘老化特性试验研究

为分析振动载荷对交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆的绝缘状态和运行可靠性的影响,评估热老化过程中施加振动载荷后XLPE绝缘材料微观结构及性能的变化,将2组XLPE试样分别放在恒温箱和恒温-振动箱内进行老化试验,其中在恒温-振动箱内的XLPE试样同时承受温度和振动载荷的作用。将2种老化方式下的XLPE试样在不同老化时间点的微观结构、机械性能、介电性能、热过程、耐电性能等进行比对测试。研究结果表明:在相同的老化时间下,施加振动载荷作用的XLPE试样的微观结构、机械性能、介电性能、耐电性能明显区别于的未施加振动载荷作用的XLPE试样;且存在一个老化时间限值(900~1 200 h),超过这个限制后施加振动载荷作用的XLPE试样的性能明显劣于未施加振动载荷的试样,充分证明了振动载荷对XLPE绝缘老化的加速特性。     

工频电压下 XLPE 绝缘的电树枝老化实验研究

用针——板电极对ＸＬＰＥ电缆绝缘的电树枝老化过程进行了实验研究,得出了ＸＬＰＥ电缆绝缘的电树起始场强值及其老化曲线,进一步证实了电树枝放电通道有丛状放电和枝状放电两种形式。丛状放电时,在一定电压范围内电压越高,丛状放电通道区域越大,老化时间越长。     

XLPE电缆绝缘热老化的高压频域介电谱诊断方法

热老化是导致 XLPE 电缆绝缘性能下降的重要原因,实现热老化的诊断对电缆安全具有重要意义,为此该文对 XLPE 电缆整体和局部热老化高压频域介电谱特性进行研究。通过内外加热法制备了整体热老化电缆试样和用于模拟局部热老化电缆线段,分别在不同老化阶段检测了整体热老化、局部热老化段与完好电缆比值为 10%、4%的 10kV 缺陷电缆的高压频域介电谱(0.01～0.1Hz,最高检测电压 U₀),分析了局部老化段占比对介电常数的影响,定义并分析了曲线分层度 L、斜率、曲线积分和非线性度 η。研究结果表明：高压频域介电谱对整体、局部热老化反应灵敏;具有一定老化程度的整体热老化、局部热老化缺陷电缆试样的 L 均大于 1,L 矩阵可作为电缆老化现象的诊断参数;较高检测电压等级(1.0U₀)介电谱曲线的 η 对老化程度的变化敏感,且受局部缺陷占比影响较小,可以作为电缆老化程度的诊断特征;局部老化段的占比减小会使高压频域介电谱出现分层对应的时间延后,介电谱曲线积分值、曲线斜率减小,可以结合 η 的数值及曲线积分、斜率值所在数值区间判定电缆是否为局部老化;介电谱...     

基于模糊聚类法的XLPE高压电缆绝缘老化状态评估

目前已有较多针对高压电缆交联聚乙烯绝缘的试验室加速老化研究,但评价服役电缆绝缘老化状态的相关研究少.为此,对22根110 kV服役电缆的绝缘进行了机械拉伸、交流击穿、热重分析、红外光谱等与绝缘老化密切相关的多个影响因子的检测,并通过线性回归方法分析,选取断裂伸长率、击穿场强、热分解温度、羰基指数和熔融温度5个强相关的影...