交联聚乙烯电缆绝缘中的双结构电树枝特性及其形态发展规律

根据从电树枝动态生长过程中所拍摄的大量实验照片和生长特性数据，探讨了在XLPE电缆绝缘中的电树枝发展特征与材料聚集态结构的关系。研究表明，由于半结晶高聚物不均匀聚集态、不均匀结晶和残存应力的影响，会在XLPE电缆绝缘中生成枝状、丛林状、藤枝状、松枝状和混合结构电树枝。并且在电树枝发展过程会呈现非常清晰的三个基本阶段，即引发阶段、滞长阶段和迅速发展阶段。引发阶段猛烈时生成迅速生长的纯枝状电树枝，引发阶段较弱或材料均匀时易导致丛林树状电树枝产生，发展于极不均匀区的电树枝多为鲜明的双结构；另外，引入一种新的参数，电树枝扩展系数来描述电树枝生长特性，并综合电树枝生长过程分形维数的变化规律和速度关系对产生这种实验现象的机理进行了分析。     

XLPE电缆绝缘中的电树枝结构及其生长特性

为研究不同频率下半结晶XLPE电缆绝缘材料中的电树枝引发、生长及结构特征,系统的归纳了XLPE电缆绝缘中可能出现的电树枝特征及其与材料聚集态和残存应力的关系;采用变频高电压发生器、实时显微数字摄像技术及专用试样加工工艺,进行了大量的电树枝培养实验。实验研究发现,由于半结晶高聚物的不均匀结晶和电缆生产过程中在绝缘层中产生的残存应力的影响,使得50Hz施压频率下XLPE电缆绝缘试样中会生成枝状、枝状与丛林混合状及纯丛林状3类电树枝,而>500Hz高频下则只能生成稠密枝状电树枝,它们分别对应于不同的生长机理。低频下电树枝生长特性和电树枝结构与材料的聚集态密切相关,而高频下则关系不大。分形分析这些电树枝的结构后发现,电树枝的生长特性与其分形维数及其分形维数的变化有对应关系,故可用分形维数分类和定量描述这些电树枝.最后探讨了几种不同结构电树枝的生长机理。     

外施电压频率对XLPE电缆绝缘中电树枝生长特性的影响

本文研究了半结晶交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘试样在50～2000Hz正弦电压下电树枝的结构特征与生长特性,发现由于XLPE的半结晶聚集态物理结构,在小于250Hz施压频率下会生成枝状、枝状与丛林混合状及纯丛林状三类电树枝,在500Hz以上高频下则只能生成稠密枝状电树枝,分别对应于不同的生长机理.低频下电树枝生长特性和电树枝结构与材料的聚集态密切相关,而高频下的电树枝生长特性与材料的聚集态关系不大.高频电树枝与环氧树脂、有机玻璃等高聚物材料中的生长规律相同.半结晶高聚物在低频下的电树枝生长特性主要取决于晶界与无定形界面的微孔、杂质集中情况以及针尖电极与晶块或无定形区所处的相对位置,而在高频下电极向介质中注入与抽出电荷的过程较低频下猛烈,会形成较均匀的介质弱区,因此高频电树枝引发与生长规律较为单一.     

绝缘文摘与专利

发展在XLPE电缆绝缘内外侧的电树枝/郑晓泉,谢安生,李盛涛/物理学报,2007(9)以XLPE高压电力电缆内外侧绝缘中的电树枝特性为研究对象,通过分析电树枝引发与生长的统计实验规律和采用扫描电子显微镜分析发现,由于不同结晶状态的影响,电缆绝缘内外侧的电树枝特性存在很大的差异,引发于绝缘内侧电树枝引发时间短、生长速度快、电树枝形状具有多样性;起始于绝缘外侧的电树枝不仅引发时间长、生长速度极慢,而且电树枝形状(结构)比较单一。并对这两个位置电树枝的引发和生长机理进行了探讨。浅析电气绝缘在线监测技术/周燕莉/甘肃电力技术,200…     

高温下交联聚乙烯电缆绝缘中树枝测试系统设计

设计了高温下交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘中电树枝化的实验系统,在外施工频电压有效值为13 kV下,对不同温度下高压XLPE电缆绝缘中电树枝生长及其局部放电特性进行研究,结果表明,温度对电树枝的生长具有重要影响,整个系统可以用于高温下电树枝生长过程的实时观测与局部放电连续测量,为研究高温下XLPE电缆绝缘中电树枝引发与...     

高温下交联聚乙烯电缆绝缘中电树枝测试系统设计

设计了高温下交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘中电树枝化的实验系统,在外施工频电压有效值为13 kV下,对不同温度下高压XLPE电缆绝缘中电树枝生长及其局部放电特性进行研究,结果表明,温度对电树枝的生长具有重要影响,整个系统可以用于高温下电树枝生长过程的实时观测与局部放电连续测量,为研究高温下XLPE电缆绝缘中电树枝引发与生长机理及其局部放电特性分析提供了实验研究平台。     

交联聚乙烯电缆绝缘中电树枝测试系统设计

根据脉冲电流法的测量原理,设计了可用于XLPE电缆绝缘中电树枝放电连续测试的局部放电测量系统,并利用典型电晕模型实验证实了该系统的稳定性和可靠性。组建了实时显微数字摄像系统对电树枝引发和生长过程进行实时观测。结果表明:整个系统满足电树枝生长过程实时观测与局部放电连续测量的要求,为研究XLPE电缆绝缘中电树枝引发与生长机理及其局部放电特性提供了实验研究平台。     

聚合物聚集态和残存应力对交联聚乙烯中电树枝的影响

实验发现了一种出现在交联聚乙烯电缆绝缘试样中的严重偏离宏观外加电场方向的电树枝单长枝结构,对试样材料的聚集态研究分析表明,这是一种受半结晶聚合物材料聚集态和材料中残存应力影响的在局部高温和高气压作用下的大球晶晶界电树枝.表明厚绝缘高压XLPE电缆绝缘在生产过程中的不均匀结晶和残存应力会对电缆绝缘的电树枝老化性能造成很大影响.     

芳香族化合物含量对交联聚乙烯绝缘电树枝及局部放电特性的影响

为研究芳香族化合物(aromatic compounds,ACs)添加剂含量对交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)绝缘电树枝劣化与局部放电特性的影响,制备了含有不同含量ACs添加剂的XLPE绝缘,探究了其在交流电压下电树枝生长形貌与局部放电特性。研究结果表明：ACs添加剂减弱了XLPE绝缘局部放电强度,抑制电树枝生长速率,增强绝缘耐电树性能,提升工频击穿场强;但过高的含量会使XLPE绝缘耐电树特性和击穿场强均出现下降趋势。基于密度泛函理论计算了ACs添加剂的静电势分布与激发态能级,表明此类添加剂利用局部放电产生的紫外波段能量引发夺氢反应,促进绝缘低密度区内的聚乙烯分子链进行再交联反应,形成网状分子链结构,阻止绝缘低密度区扩大,进而抑制绝缘电树枝劣化。     

结晶状态对XLPE电缆绝缘中电树枝的影响

实验发现一种生长于 XL PE电缆绝缘试样中、完全不同于已发表的多数电树枝的“藤枝状”电树枝 ,从其发展方向上的突变性、扩展性和非电场依赖性结合对材料结晶状态的分析表明 ,这是一种在残存应力协同作用下生长于大晶块界面无定型区的晶界电树枝。其根本原因是大晶块界面的杂质和微孔 ,其发展机理是局部放电伴随较一般电树枝强烈的局部高温高气压     

交流叠加冲击电压下XLPE绝缘中电树起始特性

ＸＬＰＥ绝缘在交流叠加冲击电压作用下电树起始特性的试验研究表明,电树的冲击起始场强不仅与预加的交流电压的大小有关,还与冲击电压与交流电压的相对极性有关,并有明显的累积效应,起晕也有明显的时延现象。     

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。     

高温下110kV交联聚乙烯电缆电树枝生长及局部放电特性

利用实时显微数字摄像与局部放电连续测量系统,采用典型针-板电极结构,研究了高温下不同外施工频电压作用时110kV级交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘中典型电树枝的形态特征、引发、生长规律及其局部放电特性。实验结果表明,温度对XLPE电缆绝缘中典型电树枝的形态、引发与生长时间具有非常重要的影响。在高温下,不同外施工频电压作用时电树枝的形态呈现出多样性的特点,50°C下典型电树枝形态为枝状、枝-松枝状和丛状,70°C下为枝状,90°C下为滞长型和枝状。高温下电树枝引发时间随外施电压升高而减小,而且在同一外施电压下,电树枝引发时间随温度升高而减小,这是由于在高温下XLPE电缆绝缘中片晶熔化,无定形相增加,介质中自由体积扩大,从而更有利于电树枝引发。研究发现在低电压(9kV)下,电树枝生长过程中由于通道电导率增加而抑制了通道内局部放电的发展,局部放电作用减小,电树枝生长速度减慢,分形维数较高;而11kV以上电压作用时,电树枝在局部放电的连续作用下呈枝状向对面电极快速生长,同时高温下XLPE弹性模量下降,击穿场强降低,局部放电作用加剧,电树枝生长明显加速,电树枝分形维数较低。     

XLPE电缆水树的影响因素及防范措施

针对交联聚乙烯电缆的绝缘层在潮湿和电场的同时作用下会产生水树老化的问题,分析水树形成的机理和影响因素,并提出应采取的防范措施,认为开发和使用TR-XLPE绝缘电缆是今后电缆行业的主要发展方向.     

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。     

不同电极系统下XLPE电缆电树枝生长特性的研究

The electrical tree discharge channel will be formed at concentrate spot of electric field in solid insulation dielectric,in order to study the difference of electrical tree under different electrical field,the short-cable electrode system with actual XLPE cable was designed,experiments were performed under 12 kV,15 kV,18 kV,21 kV compare to the needle-plate electrode system.Experiment results show that the electrical tree of short-cable electrode system have the same growth trend with the needle-plate electrode system in the growing characteristic,the dense of electrical tree increase with the increase of voltage level,electrical tree of short-cable electrode system growth is slower than the needle-plate electrode system at the same voltage;To get the same shape of electrical tree,the voltage of short-cable electrode system must be higher than needle-plate electrode system,the results show that the semiconductor layer and the copper shield layer outside of XLPE cable have very important affection on the electrical trees degradation.