XLPE水树老化电缆注入式修复研究

通过建模仿真、电气性能测试以及观测电缆水树区域微观结构变化,利用注入式技术修复老化样本;通过测量修复前后电缆样本的介质损耗正切以及对修复液在XLPE电缆内部的扩散进行有限元仿真,阐述修复液对老化电缆电气性能改善以及其在电缆内部的扩散情况;同时通过SEM技术观测到电缆水树区的微孔数量明显减少,且存在纳米级颗粒填充物质。结合实验和仿真结果,证实注入式修复技术能有效改善老化电缆绝缘性能。     

XLPE电缆中的水树老化及其抑制

对运行一年又经预防性耐压试验而击穿的我国湿法生产的10千伏XLPE电缆的绝缘观测看出,它存在大量微孔水树,少量杂质水树,约1%的水树继发出电树.用人工杂质(针尖)在XLPE电缆中培养水树时,发现在5千伏电压下120小时就可以培养出明显的杂质水树和微孔水树.实验结果认为:应尽量减少原材料中的杂质含量以及改善工艺条件,来减小绝缘的微孔尺寸;在PE电缆配料中加入适当的添加剂可以抑制水树生长.本文通过试验认为,十二烷基酸添加剂是一种有效的水树生长抑制剂.     

高频电压加速XLPE电缆绝缘水树老化研究

在原有水浴法的基础上,采用高频电压对XLPE电缆进行加速老化试验,对老化后的电缆切片样品进行光学显微镜观察,并对不同老化时间电缆样品中的水树进行了统计分析。结果表明:XLPE电缆在高频电压下老化后,在人为孔洞附近会产生水树缺陷,随着老化时间的增加,水树数目增多,水树平均长度逐渐增加,其中电缆老化250 h后的水树平均长度为857μm。     

基于介电和理化特性的XLPE水树老化程度分析

为掌握电缆水树老化程度对电缆主绝缘介电特性的影响规律,对交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)开展加速水树老化试验,以低密度聚乙烯为对照组,测量不同老化程度试样的介电常数(ε)、介质损耗因数(tanδ)、结晶度以及熔点等特征参量,并利用显微技术观测XLPE水树的生长特性。结果表明:XLPE材料的ε和低频下tanδ随水树老化程度加深而呈现增大的趋势。水树在发展过程中呈现放射状,且密集度不断增加。建立XLPE材料的tanδ宏观参量与微观水树老化发展的对应关系,可通过低频下电缆主绝缘材料XLPE的tanδ值评估电缆水树老化的严重程度。     

XLPE电缆绝缘老化的时频域介电特性

为了研究交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘老化的介电响应特征量,对XLPE电缆试品进行了加速水树老化,在老化的不同阶段开展了极化/去极化电流(PDC)试验,并对试验数据进行了分析;利用It-lnt曲线和扩展Debye模型,提取第3支路峰值时间τ3和介质损耗因数作为老化特征量,研究了时频域介电特征量与绝缘老化的关系。研究结果表明:XLPE电缆极化/去极化电流曲线受电缆长度的影响,无法直接反映电缆绝缘的实际状态;随着老化程度的增加,第3条支路的峰值不断向右移动,低频(0.001～0.5 Hz)下电缆的介质损耗因数曲线不断上移,这是由于老化使得水树界面不断扩张,陷阱深度增大,极化过程中的损耗也不断增大。因此,It-lnt曲线中的峰值时间常数τ3与低频下介质损耗因数可作为表征电缆绝缘老化程度的特征量。     

XLPE水树老化电缆的绝缘修复技术综述

交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘的水树老化是导致其绝缘水平下降与运行寿命缩短的主要因素之一,随着电缆敷设里程与运行年限的不断增加,城市电网中因水树而导致的电缆"老龄化"问题也日益突出。而绝缘修复技术能够明显提升水树老化电缆的绝缘性能,延长其使用寿命。本文阐述了绝缘修复技术的原理、应用优势,回顾了修复技术的发展历程,介绍了修复技术的成功应用案例,分析了大规模使用修复技术亟待解决的问题,以期对修复技术的未来发展与工业应用提供借鉴。     

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。     

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。     

高压频域介电谱诊断XLPE电缆局部绝缘老化缺陷的研究

热老化和水树老化是导致交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘性能下降的重要原因,及时发现和处理热老化和水树老化缺陷,对于电缆安全运行具有重要意义.为了解决超低频(0.1Hz)介电损耗检测对电缆局部老化检测灵敏度不高、无法实现老化缺陷类型区分的问题,开展高压频域介电谱诊断XLPE电缆绝缘老化缺陷的研究.通过加速老化,制备了水树老...     

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...     

高频冲击电压对XLPE电缆介电响应特性的影响

目前城市中广泛使用的电缆在操作时会承受一定的过电压,在实际运行中常出现因操作过电压引起的电缆中间接头爆炸现象,严重影响了电力系统的安全稳定运行。为了研究操作过电压中的高频部分对电缆绝缘状态的影响,选取了典型型号电缆中间接头处的XLPE材料作为研究对象,并对其进行了切片处理。采用介电响应法对电缆老化后绝缘状态进行测试分析,并利用红外傅里叶光谱法(FTIR)对结果进行了验证。分析实验结果可知,XLPE材料在冲击老化过程中会促进交联剂DCP的分解,增加杂质粒子造成的界面,可能造成潜在的击穿通道。因此,在日常运行中应关注高频冲击电压对电缆中间接头绝缘状态的影响,加强技术监督措施,防止发生运行故障。     

水树老化XLPE电缆绝缘的超低频响应研究

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,对水树的超低频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。     

XLPE 电缆绝缘水树老化的无机修复机理及试验分析

为解决电网中大量运行电缆的水树老化问题,采用一种能生成TiO2无机颗粒的修复液对水树老化交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘进行修复,研究了修复效果和绝缘提升机理。将修复液与水直接反应,利用数字电桥和扫描电镜(SEM)研究生成物的介电性能和微观特征。用水针电极法加速XLPE电缆绝缘水树老化,利用修复液对老化绝缘进行修复,测量了样本的击穿电压。通过SEM和能谱分析(XPS),对水树内的填充物进行了观察和分析。实验结果表明:该修复液能扩散到水树区域消耗水分、生成绝缘性能良好的有机-无机复合填充物填充水树空洞;同时,分析认为生成的大量TiO2颗粒能均匀电场、吸收紫外光、降低热电子加速,使修复后样本的击穿电压高于老化样本和新样本的击穿电压。通过实验研究证明,该修复液不但能修复水树老化电缆绝缘,还能进一步提升老化区域的击穿性能。     

时域/频域介电响应在XLPE电缆绝缘诊断的应用

配电电缆长期运行过程中会在多种应力的作用下逐渐出现劣化现象,进而可能引发故障并严重影响电力系统的安全稳定运行。为诊断电缆劣化情况,以极化/去极化电流为代表的时域介电响应法和以频域介电谱为代表的频域介电响应法被引入并以特征量形式判定其绝缘状态。时域法因其适用范围较广、技术成熟度相对较高的优势,在电缆日常运维中得到初步应用,但在现场实际检测中发现该方法易受外界电磁环境干扰,需采用相应的抗干扰措施以提高测试准确性。频域法在抗干扰性、信息量的丰富性上有较大优势,但受制于过大的电缆电容量与有限的测试设备容量之间的矛盾,目前难以对长电缆在高频下进行绝缘诊断。因此,在后续相关研究中,为提高测试效率,应从介电响应机理出发,结合时域和频域介电响应法各自的优势,利用匹配与转换等手段完善并改进电缆绝缘层的测试频段。     

XLPE电树老化过程中的局放特性

实验研究表明XLPE绝缘电树老化过程中,局放宏观特征参数与相应的电树通道几何参数显著相关,不同的电树特征不同,而电树的类型明显地取决于外施场强。因此,根据XLPE绝缘中局放宏观特征参数的变化规律判断绝缘的老化状况将是一种有效方法。     

老化中压XLPE电缆修复新技术研究

简要介绍了我国早期运行XLPE电缆的现状,介绍了XLPE电缆发生水树劣化的原因和抑制、消除水树的基本原理,详细介绍了修复水树老化电缆的工作机理和现场实施方案。     

用原子力显微镜研究XLPE电缆老化

借助于原子力显微镜观测未老化的、实验室老化和现场老化的XLPE电缆试样的结构形态变化,得到了nm尺度的结构细节,通过对比观测经低能电子束轰击和现场老化的XLPE试样表面,发现二者具有相似的结构特征,说明“热”电子对于聚合物高电场老化负有重要责任。     

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。     

用原子力显微镜研究XLPE电缆老化

借助于原子力显微镜观测未老化的、实验室老化和现场老化的XLPE电缆试样的结构形态变化,得到了nm尺度的结构细节,通过对比观测经低能电子束轰击和现场老化的XLPE试样表面,发现二者具有相似的结构特征,说明“热”电子对于聚合物高电场老化负有重要责任。