水树老化电缆的超低频介损不对称现象研究

水树是交联聚乙烯(XLPE)电缆老化的一种重要形式,基于短时极化/去极化电流(PDC)测试方法,分析了水树缺陷引起的极化/去极化过程中的超低频介损不对称现象。实验模拟电缆实际运行中遇到的老化情况,对实验室短、长电缆进行人工加速老化,分析电缆水树老化前后的低频介质损耗特性。为了进一步说明该现象,引入了超低频介损不对称系数(Kas)量化不对称程度,构建电缆等效电路模型协同Comsol仿真,对其加以分析。结果表明:水树老化会使得电缆极化超低频介损大于去极化超低频介损,呈现明显的不对称性。将电缆等效模型中去极化电路绝缘提升,Comsol仿真显示通过水树区域的电流减小。     

基于极化-去极化电流法的实际变压器油纸绝缘老化状态的现场评估

为了研究极化-去极化电流法(PDC)对变压器油纸绝缘老化的现场诊断效果以及适用于现场诊断的老化特征参量,使用极化-去极化电流测试装置在现场条件下对多个存在不同老化问题的变压器进行了诊断。通过从极化-去极化电流中提取出的老化特征参量对各变压器的绝缘老化状态进行分析,并与现有的变压器绝缘诊断手段的测试结果进行对比。结果表明:PDC方法能够有效应用于现场变压器油纸绝缘老化状态的评估,提取出的综合电导率、绝缘油电导率以及低频介质损耗因数3个老化特征参量可以从不同方面反映变压器绝缘的老化情况,且结果与变压器绝缘电阻测试、绝缘油试验以及绝缘油介质损耗因数测试结果相符。     

基于水树微观结构特征的水树老化电缆PDC支路参数特征

为了研究水树老化电缆极化-去极化电流(polarization and depolarization current, PDC)支路参数变化特征及原因,分析了水树微观结构特征,并揭示了水树微观结构对电缆PDC支路参数的影响。对短电缆和长电缆样本进行加速水树老化,利用PDC检测样本极化–去极化电流,并计算老化样本Debye模型三支路参数。利用光学显微镜观测短电缆样本中的水树形态,利用扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)观测水树区域微观形貌。PDC三支路参数辨识结果表明,水树老化样本第3支路时间常数显著高于未老化样本。另外,第3支路电容增加量高于电阻减小量。微观观测结果表明水树区域存在大量孤立微孔,分析认为,水树生长将造成材料分子链断裂及形成大量微孔–XLPE界面,导致材料偶极极化时间及界面极化时间增长,样本第3支路时间常数显著增大。另外,水树区域存在大量孤立微孔,其限制了离子在水树区域的运动,从而导致样本第3支路电容增大量高于电阻减小量。     

电场对水树老化XLPE电缆修复效果的影响

为提高水树老化交联聚乙烯(XLPE)电缆注入式修复效果,研究了在施加不同电场时,水树老化XLPE电缆的注入式修复效果,以获得较好的修复方式。将水树老化后的电缆样本分别在不施加电压、施加直流正极性电压、直流负极性电压以及施加工频交流电压的情况下进行注入式绝缘修复。注入式修复期间,测量4组电缆样本的泄漏电流并对电缆样品切片后进行扫描电子显微镜观测。结果表明,注入式修复时施加电压明显提高了电缆的修复效果,而施加直流正极性电压时,修复液与水反应后的生成物颗粒团聚小,在水树区域分布均匀,注入修复液后4 h水树老化XLPE电缆的泄露电流下降至10μA,修复效果在4组样本中最优。     

极化-去极化电流法诊断电缆绝缘

为实现对10 kV XLPE电缆的绝缘状态简便、快速的诊断,采用极化-去极化电流法(PDC)研究电缆绝缘状态。采用水针电极法对电缆样本进行加速水树老化,每隔一个月,取下部分电缆进行切片和显微观测,并对水树形态和尺寸进行统计,同时进行PDC检测。对检测结果进行时域向频域转换,计算低频下的介质损耗因数、电导率和非线性系数(DONL),分析参数随老化程度变化的趋势及规律。结果表明:PDC方法获取的低频介电响应谱和电导率能较好地判定电缆绝缘状态,DONL非线性系数能较好地分辨绝缘水树老化与受潮情况。