机械应力作用下硅橡胶材料的击穿特性研究

预制式硅橡胶高压电缆附件在运行过程中由于过盈配合长期承受较大的机械应力,会对其主绝缘材料硅橡胶的性能产生一定影响。本文首先研究了机械应力对硅橡胶击穿特性的影响,测试了不同拉伸比例下硅橡胶材料的击穿特性,并对比了相同厚度下拉伸与未拉伸状态试样的击穿场强,以及拉伸前后试样击穿场强的变化。然后对拉伸后的试样进行红外光谱、密度、力学性能和TSC测试,分析了不同机械应力作用对材料相关理化性能和电气性能的影响。结果表明:拉伸比例从0增大到125%时,厚度为1 mm和2 mm的硅橡胶绝缘材料的击穿场强分别增大了35.4%和51.0%;排除厚度变化的因素,材料在拉伸情况下的击穿场强仍比原始状态下高;撤掉应力后,其击穿场强反而比未拉伸试样低。     

苯—丙乳液复膜胶的制备

介绍了一种苯丙乳液复膜胶的制备方法，对生产工艺中影响因素进行了探讨。表明预乳化半连续聚合工艺最为合理。复合乳化剂应控制为阴离子型：阳离子型=3：2，用量为总单体量的2．O％～2．5％，种子聚合时其浓度为0．0072g／ml-0．0075g／ml。     

交联聚乙烯挤出绝缘高压直流电缆全工况运行考核及温度梯度下空间电荷测量

为深入研究分析不同运行负荷条件下交联聚乙烯(XLPE)挤出绝缘高压直流电缆绝缘层温度梯度对空间电荷和电场分布的影响,综述了现有直流电缆试验标准及评估方法,并介绍了高压直流电缆全工况运行考核控制系统和全尺寸电缆空间电荷测量系统的研制过程,以及均匀温度和不同绝缘层温差条件下某高压直流电缆及附件样品考核试验和空间电荷测量结果。该系统电缆绝缘层内外最大试验温度差为40℃,可以实现对绝缘厚度达16 mm的高压直流电缆在运行工况下进行空间电荷测量。在控制绝缘层温度梯度条件下,靠近温度较低的外半导电层处异性电荷聚集明显,且随绝缘层温差增大电荷密度大幅增加,低温区界面电场畸变严重。在绝缘层温度差为40℃时,低温区界面场强达到均匀温度条件下平均场强的1倍。     

机械应力对硅橡胶高压电缆附件运行可靠性的影响

近年来由于高压电缆附件产品（终端与接头）的加工制作、安装施工不当等原因而引发了多起电缆线路故障,导致了爆炸、火灾等,造成了严重的经济损失,并给电网的安全运行带来了极大的风险隐患。为此,针对近年国内发生的多起重大的、具有共性特点的高压电缆附件工程热点故障案例,对故障及非故障接头进行了电树枝观测、材料性能试验以及电场、力学仿真计算,剖析了多起故障发生的共性原因及机械应力对高压电缆附件长期运行可靠性的重要影响作用。研究结果表明：电缆附件预制件承受的机械应力过大时将致使其环向机械应力增加,极端情况下可能导致电缆附件绝缘介质内部发生结构损伤和破坏,即使在较低电场强度下也可诱发电树枝,最终导致电缆附件绝缘介质本体击穿;而电缆附件预制件承受的机械应力较小时,会导致电缆附件预制件与电缆绝缘表面界面压力过小,进而会在界面处产生微小气隙等缺陷,引发界面放电。该分析结果可为后续硅橡胶高压电缆附件结构选型优化、试验检测以及安装质量控制等技术研究和工程实施提供借鉴。     

高压电缆接头过盈配合及硅橡胶附件力学性能计算

电缆接头处的硅橡胶附件是高压（HV）电缆系统的薄弱环节。为了研究电缆与硅橡胶附件在过盈配合下的界面应力,首先通过单轴拉伸试验测得了硅橡胶材料的力学性能,优选出了适用的本构模型。而后针对1起典型故障案例,建立了过盈配合的理论模型,通过理论求解和有限元数值仿真研究了过盈量、硅橡胶绝缘层厚度与界面应力的关系。结果表明：硅橡胶附件的最大界面应力发生在半导电层厚度最大的位置处;Yeoh模型能较好地描述硅橡胶材料的力学性能,且具有较高的计算效率及计算稳定性;硅橡胶附件的绝缘层厚度和过盈量会影响其界面应力,其中过盈量占主导因素,在该故障案例中,过盈量每增加0.01 m,过盈配合界面径向应力绝对值约增加0.17 MPa;绝缘层厚度每增加0.01 m,过盈配合界面径向应力绝对值约增加0.006 5 MPa。因此,在电缆接头的应力设计中应重点控制过盈量。     

基于硅橡胶基调控的高压电缆缓冲层缺陷修复研究

近年来，缓冲层放电造成的电缆本体击穿事故，对线路的运维检修提出了新的挑战，但目前鲜有抑制缓冲层放电的缺陷修复方法。制备含导电炭黑的加成型硅橡胶作为修复液，将其注入电缆气隙层后，对其修复缓冲层电气性能的情况展开研究。采用场发射扫描电子显微镜和电阻测量装置，从介观和宏观层面分析修复液的导电机理；同时建立高压电缆三维数值仿真模型，分析修复液注入体积以及电导率参数对缺陷电缆修复前后电场分布的影响；最后开展真型电缆局部放电试验，对比缺陷电缆在修复前后的局部放电情况。结果表明：当修复液电导率小于10^-5 S/m时，电场强度主要受接触界面边缘曲率影响；当修复液电导率超过10^-5 S/m后，其能够在绝缘屏蔽与铝护套之间构筑良好的导电通道，减小放电烧蚀的风险；修复液注入缺陷电缆后，能够显著抑制缓冲层放电现象，恢复缓冲层的电气性能。     

苯—丙乳液复膜胶的制备

介绍了一种苯丙乳液复膜胶的制备方法,对生产工艺中影响因素进行了探讨。表明预乳化半连续聚合工艺最为合理。复合乳化剂应控制为阴离子型:阳离子型=3:2,用量为总单体量的2.0%～2.5%,种子聚合时其浓度为0.0072g/ml～0.0075g/ml。     

高压海底电缆监测技术与应用综述

随着国家能源转型需要,海上风电场迅猛发展,海缆在跨海域联网中起到关键作用,其安全稳定运行十分重要,这离不开相应的监测技术。归纳了针对海缆监测的常用技术,包括温度与载流量监测、应变监测、扰动监测和路由监测四个方面,并对原理与工程应用进行了简述,最后列举了国内海缆综合监测平台的应用情况,总结出海缆监测技术的关键技术的发展现状,探究了未来的发展趋势。     

预辐照聚乙烯薄膜接枝丙烯酸/丙烯酰胺制备水凝胶互穿网络的研究

通过二次接枝方法，在预辐射聚乙烯(PE)薄膜上分别接枝丙烯酸(AAc)和丙烯酰胺(AAm)制得了具有pH敏感性和温度敏感性水凝胶互穿网络(IPN)。研究了不同辐照源、单体浓度、阻聚剂的浓度等对接枝率的影响，经测定，所得到的PE-g-Amn／AAc水凝胶膜具有明显的pH敏感性。     

含本征型弹性体聚丙烯合金的力学与电气性能

在国家“碳达峰、碳中和”的战略背景下,发展环保型热塑性聚丙烯(PP)电缆绝缘材料已成为高压输电领域的重要趋势之一。为实现PP电缆绝缘材料的国产化,选用中石化自主生产的均聚PP和含本征型弹性体的PP合金为研究对象,系统研究了微观橡胶相、晶体结构与力学、电气性能的关系,并分析其应用于环保型热塑性电缆的潜力。结果表明,PP合金样品(4号)的橡胶相含量较多,尺寸较小,表现出良好的韧性和绝缘性能,但其弯曲模量和介电损耗是后续仍需解决的重要问题。接下来,结合化学共聚改性和物理共混改性,进一步优化橡胶相的含量和尺寸并减少催化剂残留,有望实现PP电缆绝缘材料的国产化应用。