高压直流电缆聚乙烯绝缘材料研究现状

聚乙烯类材料因其优异的介电性能被广泛应用于高压直流电缆绝缘。直流电缆运行过程中,绝缘材料电导率随温度梯度变化和直流电场下空间电荷的积聚而变化,导致绝缘材料内部电场畸变,是目前高压直流聚乙烯电缆绝缘发展面临的严峻问题。该文通过综合国内外研究,论述了高压直流电缆聚乙烯绝缘材料的研究进展,分析了改性聚乙烯绝缘材料的介电性能和作用机理,最后展望了高压直流聚乙烯绝缘材料的发展趋势。研究结果表明,纳米掺杂改性能够有效抑制聚乙烯绝缘材料内部空间电荷的积累,改善聚乙烯绝缘材料直流电导率的温度特性;共混改性生产免交联的聚乙烯绝缘材料能够提高其介电性能;电压稳定剂能提高聚乙烯绝缘材料的耐电树枝性能,具有良好的发展前景;超纯净聚乙烯绝缘材料是高压直流聚乙烯电缆绝缘材料研发的基础和重点。这些研究成果的总结可为未来高压直流电缆聚乙烯绝缘材料的研究和发展提供参考。     

雾霾环境下微细导电颗粒诱发复合绝缘子沿面放电特征

针对当前雾霾大气环境对输变电设备外绝缘运行可靠性的影响,在实验室条件下采用微米级铁粉模拟雾霾中微细导电颗粒,研究交流电压下铁粉颗粒直径、含量以及位置对复合绝缘子沿面放电特征的影响,运用高速摄像机观察分析沿面闪络过程中导电颗粒物动态变化及其诱发的沿面放电现象,获取电晕放电、电晕和沿面流注放电共存、沿面流注放电3个主要阶段的放电特征,建立了闪络电压、放电发光亮度与导电颗粒物粒径、含量与位置的变化规律。研究结果有助于掌握雾霾环境下绝缘子放电机理,对提高污染新形势下电力系统外绝缘可靠性具有重要意义。     

高压直流GIL盆式绝缘子非线性电导参数优化

直流气体绝缘输电管道(direct current gas insulated lines,DC-GIL)电场分布受温度梯度、运行电压、金属微粒等诸多因素影响,具有非常大的不确定性,给绝缘设计和运行稳定性带来挑战。非线性电导材料能够自适应地调控直流设备电场分布,有望突破DC-GIL绝缘子设计瓶颈。为了兼顾电场调节作用和损耗特性,建立100 kV直流GIL仿真模型,对比研究运行工况下传统绝缘子、表层电导非线性(surface nonlinear conductivity,SNC)绝缘子和体电导非线性(bulk nonlinear conductivity,BNC)绝缘子的电场分布及损耗功率。通过分析非线性电导(nonlinear conductivity,NC)参数对气固沿面电场调控作用和损耗特性的影响规律,发现SNC绝缘子的电场畸变率先随着欧姆区电导率和非线性系数的增大而快速下降,而后趋于平稳。理想情况下,SNC绝缘子的NC参数应处于电场调节作用的"饱和临界线",且欧姆区电导率最低。而BNC绝缘子的电场调节作用仅依赖于非线性系数,降低欧姆区电导率可降低绝缘子功率损耗。缩比绝缘子实验结果证实了SNC绝缘子非线性参数直接影响DC-GIL沿面闪络电压。     

电力电缆技术的发展与研究动向

电力电缆广泛应用于城市电网中,经历了从充油电缆(OF电缆)、钢管电缆到交联聚乙烯电缆(XLPE电缆)的发展过程。XLPE电缆与其他电缆相比,有不需要供油、供气设备、防火性能好、安装维护简单等优良性能,被越来越多的国家所采用。电力电缆的安全运行关系到城市电网的安全可靠性,逐渐受到了各国的高度重视。提高高压电缆路径通道的管理水平、安全运行以及输送能力,其关键技术的研究非常重要。笔者叙述了电力电缆及其附件相关技术的研究状况和今后的发展趋势,得出提高城市电网的可靠性和安全性,降低运行成本是今后的发展趋势。     

干式直流电容器聚丙烯薄膜绝缘性能及其改进方法研究进展

在超特高压直流输电换流阀厅中,干式金属化薄膜电容器承担阻尼缓冲、电压支撑和辅助换流等重要角色,其安全可靠性取决于电容器薄膜介质的绝缘性能。电压等级提升与设备小型化发展,对电容器绝缘性能提出了更严苛要求。该文基于运行工况下干式电容器用聚丙烯薄膜的微观和宏观性能演化规律,总结了微观结构、热场作用、复杂电场和机械应力对薄膜介质介电性能的影响规律,分析了聚丙烯薄膜绝缘老化乃至击穿失效机理。从物理共混、有机添加、灰分抑制、结晶设计、化学接枝及界面改性几方面归纳了薄膜绝缘改性的国内外研究现状,介绍了几种干式直流电容器用聚丙烯基材及薄膜介电性能的提升方法,为开发适用于超特高压直流运行工况的干式金属化聚丙烯薄膜电容器提供参考。     

基于小波与分形理论的电力设备局部放电类型识别

根据小波理论建立了表征局部放电脉冲信号的三维时频谱图,该三维谱图综合反映了局放脉冲信号的3个基本特征:时间分量、频率分量和放电能量的分布。采用了分形理论从所建立的三维时频谱图中提取放电特征,并构成识别特征量,采用误差反传神经网络对局部放电信号的类型进行模式识别。试验结果表明,该方法可有效区分局部放电的类型。     

固体绝缘材料表面电荷特性的研究进展

固体绝缘材料在电气、航空航天等领域得到了广泛应用,积聚在气体-固体或真空-固体交界面处的表面电荷被认为是导致电场畸变、造成固体材料表面绝缘性能下降的重要因素,因此成为研究者关注的热点问题之一。论文总结了近年来固体绝缘材料表面电荷特性的相关研究,分别从测量方法、反演算法、电荷积聚和消散规律及机理、表面电荷对材料绝缘性能的影响及表面电荷的调控方法这5个方面对表面电荷特性的研究现状进行评述,并对后续的研究给出了建议,旨在为今后固体绝缘材料表面电荷的相关研究提供参考。     

热缩母排套管自然老化后的电气和力学性能研究

母排绝缘热收缩管能否在使用过程中长期保持优异的电气和力学性能,与材料的抗老化性能直接相关。以某变电站10 kV和35 kV母排上剥离下来相应运行年限分别为0、1、2、9年和0、4、6年的热缩套管为试样,测试了试样的各项性能,并对该型号热缩套管进行了综合性能评估。结果表明:随着运行年限的增长,两种电压等级的试样的拉伸强度均降低,介电常数和介质损耗增大,交流阻抗变小。长时间的自然老化使热缩套管的绝缘性能大大降低。     

极性反转电压下非线性电导硅橡胶复合材料电荷积聚特性

直流电缆附件是直流输电系统的薄弱环节,为研究非线性电导对极性反转电压下电缆附件硅橡胶绝缘电荷积聚特性的影响,通过添加SiC颗粒制备具有非线性电导的硅橡胶复合材料试样,利用三电极法和表面电位测量系统获得试样的电导率和表面电荷特性。实验结果表明：由于试样中SiC晶粒的晶格振动引起载流子晶格散射,高温会造成试样电导率降低;试样表面电荷平面分布特性表明,电晕电压极性反转后,平板试样内部残留的原极性电荷与表面的异极性电荷提高了局部电场强度,使试样的电导率升高,加速了表面电荷向试样内部迁移和异极性电荷中和过程,抑制了表面电荷的积聚。     

高压交联聚乙烯电缆在线监测及检测技术的研究现状

综述了我国高压交联聚乙烯（XLPE）电力电缆的在线监测及检测技术的研究进展及现场应用状况,对局部放电,温度,接地电流、介质损耗（tanδ）等监测方法的优缺点进行了讨论,认为tanδ监测方法存在工程上难以实现及无法获取电缆局部劣化信息的缺点,不宜在高压电缆系统的在线监测或检测系统中采用。提出了适合我国高压XLPE电力电缆的在线监测技术及检测方法。