交联聚乙烯中丛状电树枝的生长机制

为了研究交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)中丛状电树枝的生长机理,采用XLPE薄片试样进行电树枝老化实验,通过实时显微观测系统完整记录了在工频高压下电树枝从引发到击穿的全过程,利用扫描电镜观察丛状电树枝的微观结构,并对电树枝通道进行能谱分析。通过构建丛状电树枝不同阶段的有限元电场仿真模型,进一步分析丛状电树枝生长特性与微观结构的关系。研究表明:电树枝引发初期,气体的迅速膨胀促使非导电型电树枝沿无定形区快速生长;碳颗粒周围产生的局部放电和电-机械应力导致电树枝进一步分叉和生长,碳颗粒的不断聚集使非导电型电树枝逐渐转化为导电型电树枝;丛状电树枝团端部场强相对较小以及电树枝内部局部放电减少,是丛状电树枝滞长的主要原因;电树枝团端部由于电-机械应力作用可能形成新的微孔或裂纹,易形成新的电树枝,最终导致绝缘击穿。     

介电法研究聚乙烯交联过程

本文用改进电机系统的ＱＳ３电桥对及乙烯在交联反应过程中的介电系数进行了跟综测量，绘出了ε～Ｔ变化曲线，通过曲线可知聚乙烯的最佳交联温度。     

介电法研究聚乙烯交联过程

本文用改进电极系统的ＱＳ３电桥对聚乙烯在交联反应过程中的介电系数进行了跟踪测量，绘出了ε￣Ｔ变化曲线，通过曲线可知聚乙烯的最佳交联温度。     

交联聚乙烯中的滞长型丛林状电树枝特性研究

为了弄清楚电树枝生长机理以利于研究耐电树高聚物材料,采用实时显微数字摄像监测技术监测交联聚乙烯中电树枝引发与生长过程。结果发现,在低频下电树枝长成丛枝状后不再生长。原因是绝缘体中被注入分布均匀的空间电荷,构成电场屏蔽,使电树枝尖端处的电场强度降至介质的击穿场强以下,使树枝停止生长。而局部放电、树枝尖端微击穿和电极向介质中注入电荷这三种作用同时加速电树枝的迅速生长。     

交联聚乙烯电缆中的水树

水树对交联聚乙烯电缆运行寿命有害。本文通过在交联聚乙烯绝缘料试片和原尺寸交联聚乙烯电缆上进行的加速水树引发试验,观察研究水树枝的生长特性,比较二种不同交联方法对水树生长的影响。最后探讨了形成水树的可能机理。     

抗水树交联聚乙烯电缆综述

随着技术的不断发展和电缆原材料的不断革新,抗水树交联聚乙烯电缆应运而生。欧美在抗水树电缆领域已走在前面,而我国抗水树电缆的研制尚处于起步阶段。我国抗水树交联聚乙烯电缆的试验标准主要包括GB／T12706-2008《额定电压lkV（Um=1．2kV）到35kV（Um=40．5kV）挤包绝缘电力电缆及附件》和DL／T1070-2007《中压交联电缆抗水树性能鉴定试验方法和要求》等。目前,抗水树交联聚乙烯电缆已在北美、南美、欧洲和部分亚洲地区得到广泛的应用。我国诸多材料生产厂家已加入到抗水树材料的研发行列中,并取得了一些阶段性成果。抗水树电缆未来具有广泛的应用前景,必将成为国内电缆领域的主流。     

以分子取向理论理解交联聚乙烯中水树在不同温度下的生长特性

为了理解交联聚乙烯(XLPE)在不同温度下的水树生长特性,研究了不同温度下XLPE材料的水树生长行为并尝试进行了新的理论解释。使用XLPE薄片作为实验样本,分别进行了0℃、20℃、40℃和60℃温度下的水树加速老化实验。通过显微镜观察了水树形态,统计了不同温度下水树的尺寸,并以有限元电场仿真分析、分子动力学和高分子取向理论为基础,给出了高温和低温下水树不同生长特性的一种可能的解释。经过研究发现:从0℃温度开始,水树的生长速率随温度的升高而先减小后增大,其转折温度约为40℃;XLPE分子的热运动和取向行为可能共同影响不同温度下水树的生长特性,高温下水树的生长速率主要由分子热运动决定,低温下水树的生长速率主要由高分子链的取向行为决定。     

耐水树交联聚乙烯绝缘料的开发

为抑制交联聚乙烯绝缘的水树,从改进基本聚合物和选用适当的水树抑制剂两个方面进行开发,研究出了新型的耐水树 XLPE 绝缘材料,其水树生长率仅为标准的 XLPE 的1/20,在有离子和均匀电场作用下的寿命也长。耐水树 XLPE 中的水树抑制剂,不影响半导电屏蔽材料的电性,对紧靠材料的迁移性极微。采用这种新型耐水树 XLPE 将可提高电缆的寿命,并使取消电缆的金属防水护套成为可能。     

硅烷交联聚乙烯的电击穿

研究了由乙烯-乙烯基三甲氧基硅烷共聚物制成的硅烷交联聚乙烯在30℃～160℃温度范围内的电击穿。在30℃下施加冲击电压时,不论采用何种交联方法以及交联度如何,交联聚乙烯的击穿场强 F_B 除个别情况外总是低于未交联的低密度聚乙烯。讨论了由于交联过程产生微孔,造成在非晶体区域的非均匀性,因而使 F_B 值降低。根据随机分布弱点模型和单电子雪崩击穿理论的统计方法,进一步讨论硅烷交联聚乙烯在室温范围内的击穿机理;还比较在高于室温区域的直流电压 F_B 值与冲击电压 F_B 值,并讨论了空间电荷对 F_B 值的影响。     

重复方波电压上升时间对交联聚乙烯电树特性影响研究

相对于传统燃油推进,全电推进具有低能耗、低噪音、稳定可靠等优势,已成为各国海军未来发展方向。变频驱动系统为全电推进提供核心动力,其安全至关重要。连接电缆位于逆变器和电机之间,是变频驱动系统的重要组成部分,长期承受高频过电压冲击,其绝缘有早期失效的潜在隐患。在电应力下电树产生是电缆绝缘失效的重要原因,研究电力电子应力下电缆绝缘的电树特性具有重要意义。本文在上升时间320～960 ns、峰峰值12 kV、频率5 kHz的重复方波电压下,研究了上升时间对交联聚乙烯电树特性的影响规律。研究表明：重复方波上升时间对交联聚乙烯电树引发特性影响显著,随着上升时间减小,相同时间内电树引发概率和引发长度明显增加,电树形态由丛状和单一的枝状逐渐转变为密集树枝状。其主要原因可能为：在重复方波电压的上升沿和下降沿,方波电压极性反转和介质中空间电荷迁移、恢复具有时间差,会引起背景电场与空间电荷的附加电场正向叠加。研究结果有望为逆变器供电条件下电缆绝缘设计提供实验和理论依据。     

交联聚乙烯绝缘电缆试验用水终端电场分析

为研究水终端的电场分布情况,运用有限元方法,通过ANSYS电磁场分析软件对水终端进行分析,得到水终端内的电压呈线性分布,调节水的电导率及电缆半导电断口的位置来改善水终端的电场分布,并通过试验验证了分析结果。     

交联聚乙烯绝缘高压直流电缆电场分布计算

为设计交联聚乙烯(XLPE)绝缘高压直流电缆的结构,在实验基础上总结出进口高压直流电缆XLPE绝缘材料的电导特性方程,利用COMSOL Multiphysics软件通过电场和热场耦合仿真计算了电缆在不同负荷下的电场分布。研究表明,在电场强度较低和较高时,进口高压直流电缆XLPE绝缘材料的电导率随温度变化明显,电场强度变化几乎不对其产生影响;在某一电场强度范围内,温度和电场强度的改变均会使XLPE的电导率发生明显变化,该场强范围随温度而变化;所设计高压直流电缆在两种敷设环境下100%负荷时电场分布均匀;在电缆传输电流较大时,电缆XLPE绝缘内的温度梯度增大,电缆绝缘外表面处电场强度最大。基于有限元法的多物理场耦合仿真计算是研究XLPE绝缘高压直流电缆电场分布的有效手段。     

交联聚乙烯电缆中水树研究的现状

在14篇文献的基础上综述了交联聚乙烯(XLPE)电缆中水树研究现状,介绍了水树的定义、分类、特征及在水树产生和发展过程中的一些影响因素及抑制方法等,并且对水树研究中提出的新机理等做了简要的概括。     

抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆的研究

分析了国内外交联聚乙烯(XLPE)绝缘电力电缆的使用情况,以及容易产生水树的原因机理。从如何避免水树的产生和发展,以提高电缆运行寿命,提出了抗水树的机理和抗水树XLPE电缆的设计理念,并对其试验流程和试验结果进行了统计分析。     

交联聚乙烯抗水树电缆绝缘料配方研究

通过研究聚乙烯基料、交联剂、助交联剂、抗氧剂对电缆绝缘料性能的影响,确定了抗水树电缆绝缘料的最佳配方为：低密度聚乙烯（LDPE）100 phr,抗水树添加剂乙烯-丙烯酸共聚物（EAA）1.5 phr、山梨糖醇（DBS）0.6 phr,交联剂过氧化二异丙苯（DCP）2.2 phr,助交联剂三聚氰酸三烯丙酯（TAC）1.6 phr,抗氧剂3002.8 phr。对该配方制得的抗水树XLPE电缆绝缘料进行综合性能测试及加速老化试验。结果表明：抗水树电缆绝缘料符合国标要求,所制得的电缆寿命明显延长,电缆寿命不低于40年。     

交联聚乙烯电缆直流水树的试验研究

用直流电源试验研究交联聚乙烯电缆直流水树放电特性,对于进一步探讨水树放电机理以及研究XLPE用于直流电缆的运行可靠性具有重要的参考意义。作者进行的直流水树引发和成长的培养与相同条件下进行的交流水树培养的过程相对照,发现直流水树比交流水树难以引发(这里提出的水树都指电缆中气隙引发的蝶结水树),不仅如此,引发直流水树的形态和交流水树形态不同,可以明显区别叠加在原交流水树附近引发出的直流水树;染色后     

不同交联温度下交联聚乙烯绝缘中的水树生长特性研究

随着XLPE电缆在中压、高压以及超高压输电领域的不断应用,传统XLPE电缆绝缘的交联工艺迎来诸多挑战,尤其是交联温度对XLPE绝缘性能的影响问题不容忽视。该文研究不同交联温度下交联聚乙烯绝缘中的水树生长特性,并从聚集态结构角度出发对交联聚乙烯中的水树生长机制进行分析。制取不同交联温度的XLPE样本,进行加速水树老化实验、交联度测定实验和差示扫描量热分析实验,结果发现交联聚乙烯中的水树生长特性与交联度、结晶度等聚集态结构密切相关。而通过XRD衍射实验、SEM观测实验的分析发现:随着交联温度的升高,XLPE绝缘聚集态结构呈现先密集、后疏松的排列现象。基于这一发现,提出材料的聚集态结构模型以分析不同交联温度下交联聚乙烯绝缘中的水树生长机制。研究结果表明:交联聚乙烯绝缘的球晶结构趋于密集,则水树形成的尺寸较小;交联聚乙烯绝缘的球晶结构趋于疏松,则水树形成的尺寸较大。     

聚乙烯界面电树特性的提高

介绍了几种添加剂的配合使用时聚乙烯界面电树特性的改善效果，并进行了分析，提出了一种减薄绝缘层厚度，提高聚乙烯电缆电压等级可行的方法。