熱老化過(guò)程不但會(huì)影響交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣的電磁學(xué)和物理化學(xué)性能,還對(duì)絕緣內(nèi)水樹的產(chǎn)生與生長(zhǎng)有著一定的影響。通過(guò)研究熱老化過(guò)程對(duì)xlpe電纜絕緣中的水樹現(xiàn)象的影響,以及在幾個(gè)有可能的影響因素當(dāng)中,哪個(gè)因素對(duì)水樹現(xiàn)象的影響最大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在與xlpe電纜絕緣的熱老化有關(guān)的各種因素對(duì)水樹現(xiàn)象的影響中,熱氧化對(duì)xlpe電纜絕緣表層水樹的產(chǎn)生和生長(zhǎng)的影響最大。盡管熱氧化所引起的缺陷有可能就是xlpe電纜絕緣中水樹生長(zhǎng)過(guò)程中的起始點(diǎn),但是它在一定程度上抑制著水樹的成長(zhǎng),甚至有著"水樹延遲效果"的美稱。

為了研究交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣中的殘余應(yīng)力及其隨溫度的變化與松弛情況,利用電阻應(yīng)變計(jì)與電阻應(yīng)變儀連接的試驗(yàn)線路,在升溫至80°c和90°c以及在這兩個(gè)溫度下的保溫過(guò)程中,測(cè)量了絕緣截面上不同部位的應(yīng)變量。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),生產(chǎn)過(guò)程導(dǎo)致交聯(lián)聚乙烯絕緣層中存在殘余機(jī)械應(yīng)力/應(yīng)變以及半徑方向的形態(tài)不均勻,這是導(dǎo)致電纜性能下降的重要原因,尤其對(duì)絕緣較厚的高壓和超高壓電纜,需恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囅溆绊?改善絕緣性能。所提測(cè)試方法簡(jiǎn)單易行,可與計(jì)算機(jī)連接完成自動(dòng)連續(xù)測(cè)量,因此可用于工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣的應(yīng)變測(cè)量與分析

分析了交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì),指出研究這種電纜絕緣在線檢測(cè)的必要性,并闡述了國(guó)內(nèi)外交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜在線監(jiān)測(cè)的幾種方法.

交聯(lián)聚乙烯(xlpe)絕緣電纜的發(fā)展已有40年的歷史,由于優(yōu)點(diǎn)很多,前景廣闊,發(fā)展迅猛。張家口供電公司配電網(wǎng)從2002年起,大規(guī)模使用交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜,收益良好,但也存在很多問(wèn)題。多年來(lái),該公司針對(duì)交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣擊穿事故進(jìn)行分析和處理,掌握了一套在交聯(lián)聚乙烯電纜運(yùn)行維護(hù)中,"如何減少電纜絕緣被擊穿"的有效方法。

半結(jié)晶高聚物中的電樹枝特性遠(yuǎn)比純脆性或柔性聚合物復(fù)雜,源于材料中的結(jié)晶區(qū)和無(wú)定形區(qū)兩相共存。在厚絕緣交聯(lián)聚乙烯(xlpe)中還存在不均勻結(jié)晶和微孔高度集中,以及殘存應(yīng)力,導(dǎo)致電樹枝特性更加復(fù)雜。本文提出利用生長(zhǎng)速度比和擴(kuò)展系數(shù)兩個(gè)新參數(shù)來(lái)研究xlpe中的電樹枝生長(zhǎng)規(guī)律。根據(jù)xlpe電纜絕緣中電樹枝結(jié)構(gòu)特征和生長(zhǎng)特性,研究了電樹枝的影響因素和絕緣中的四種亞微觀絕緣結(jié)構(gòu)弱點(diǎn),分析了微孔集中、大球晶邊界及結(jié)晶排渣、應(yīng)力、電場(chǎng)局部集中所導(dǎo)致的電樹枝在絕緣內(nèi)側(cè)的迅速擴(kuò)展現(xiàn)象,提出了超高壓xlpe電纜發(fā)展所必須解決的亞微觀絕緣結(jié)構(gòu)缺陷在電纜絕緣內(nèi)側(cè)集中問(wèn)題及其對(duì)策。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和電纜原材料的不斷革新，抗水樹交聯(lián)聚乙烯電纜應(yīng)運(yùn)而生。歐美在抗水樹電纜領(lǐng)域已走在前面，而我國(guó)抗水樹電纜的研制尚處于起步階段。我國(guó)抗水樹交聯(lián)聚乙烯電纜的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)主要包括gb／t12706-2008《額定電壓lkv（um=1．2kv）到35kv（um=40．5kv）擠包絕緣電力電纜及附件》和dl／t1070-2007《中壓交聯(lián)電纜抗水樹性能鑒定試驗(yàn)方法和要求》等。目前，抗水樹交聯(lián)聚乙烯電纜已在北美、南美、歐洲和部分亞洲地區(qū)得到廣泛的應(yīng)用。我國(guó)諸多材料生產(chǎn)廠家已加入到抗水樹材料的研發(fā)行列中，并取得了一些階段性成果。抗水樹電纜未來(lái)具有廣泛的應(yīng)用前景，必將成為國(guó)內(nèi)電纜領(lǐng)域的主流。

在交聯(lián)聚乙烯電纜交聯(lián)度測(cè)試中,熱延伸法測(cè)量表明,高壓交聯(lián)電纜絕緣內(nèi)層的延伸率大于外層,說(shuō)明絕緣內(nèi)層的交聯(lián)度小于外層,但凝膠含量試驗(yàn)方法的測(cè)試結(jié)果卻與熱延伸試驗(yàn)的結(jié)果完全相反,通過(guò)分析認(rèn)為是內(nèi)、外層絕緣結(jié)晶形態(tài)和結(jié)晶度的不同導(dǎo)致了凝膠含量試驗(yàn)法測(cè)試交聯(lián)度的不準(zhǔn)確性;此外,通過(guò)物理機(jī)械性能試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)絕緣內(nèi)層的抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率小于外層,這些結(jié)果說(shuō)明電纜絕緣交聯(lián)度存在徑向的非均勻性。

針對(duì)高壓交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣試樣,在1000—2000hz10kv峰值正弦電壓下,采用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)顯微數(shù)字?jǐn)z像技術(shù)進(jìn)行了電樹枝培養(yǎng)實(shí)驗(yàn).基于半結(jié)晶絕緣材料中電樹枝生長(zhǎng)機(jī)理和電樹枝結(jié)構(gòu)的分形特征,提出了一個(gè)在高頻范圍定量預(yù)測(cè)電應(yīng)力驅(qū)動(dòng)下交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣中電樹枝生長(zhǎng)特性的動(dòng)力學(xué)模型,獲得了電樹枝生長(zhǎng)率方程和從電樹枝生長(zhǎng)到擊穿過(guò)程的壽命公式.將該模型預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)中獲得的電樹枝生長(zhǎng)規(guī)律實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,其結(jié)果有較好的一致性,表明提出的模型化方法可以應(yīng)用到交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣中電樹枝老化規(guī)律的定量分析研究中.

研究發(fā)現(xiàn),交聯(lián)聚乙烯中存在導(dǎo)電型、非導(dǎo)電型和混合型三種電樹枝,分別對(duì)應(yīng)于不同的生長(zhǎng)機(jī)理,主要取決于介質(zhì)的聚集態(tài)和施壓頻率等。實(shí)驗(yàn)表明,均勻結(jié)晶態(tài)中的電樹枝為導(dǎo)電型,非均勻結(jié)晶態(tài)大球晶界面的電樹枝為非導(dǎo)電型;頻率會(huì)促進(jìn)非導(dǎo)電型電樹枝的發(fā)展,但對(duì)導(dǎo)電型電樹枝的引發(fā)與生長(zhǎng)不產(chǎn)生顯著影響。非導(dǎo)電型電樹,會(huì)緩慢發(fā)展成為混合型。研究分析證實(shí),空間電荷限制下的樹枝尖端微擊穿是深入到晶體中的導(dǎo)電型電樹枝緩慢發(fā)展的主要過(guò)程,局部高溫高壓氣體沿晶界弱區(qū)迅速膨脹、樹枝通道中的局部放電和電荷復(fù)合等是非導(dǎo)電型電樹枝發(fā)展的主要過(guò)程。

交聯(lián)聚乙烯(xlpe)電力電纜的樹枝狀老化研究(尤其是電樹枝老化)是診斷電纜絕緣故障的有效方法。文中采用針板模型模擬電纜絕緣中電樹枝的產(chǎn)生,并通過(guò)ansys軟件計(jì)算不同曲率半徑及不同電壓等級(jí)下起始狀態(tài)針尖處的場(chǎng)強(qiáng)分布。最后,根據(jù)實(shí)驗(yàn)室所搭建的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)觀察不同電壓下絕緣中電樹枝的起始發(fā)展情況。

交聯(lián)聚乙烯(xlpe)電纜在我國(guó)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,其絕緣老化的在線檢測(cè)也日益提到議事日程上來(lái)。論文就直流疊加法在線檢測(cè)電纜老化進(jìn)行了研究,用軟件作仿真,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出直流疊加法的切實(shí)可行性。

設(shè)計(jì)了高溫下交聯(lián)聚乙烯(xlpe)電纜絕緣中電樹枝化的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),在外施工頻電壓有效值為13kv下,對(duì)不同溫度下高壓xlpe電纜絕緣中電樹枝生長(zhǎng)及其局部放電特性進(jìn)行研究,結(jié)果表明,溫度對(duì)電樹枝的生長(zhǎng)具有重要影響,整個(gè)系統(tǒng)可以用于高溫下電樹枝生長(zhǎng)過(guò)程的實(shí)時(shí)觀測(cè)與局部放電連續(xù)測(cè)量,為研究高溫下xlpe電纜絕緣中電樹枝引發(fā)與生長(zhǎng)機(jī)理及其局部放電特性分析提供了實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)。

本文簡(jiǎn)單介紹了交聯(lián)聚乙烯(xlpe)電力電纜絕緣損壞的主要原因,并論述了xlpe電力電纜的離線和在線診斷技術(shù)。特別提出了用0.1hz超低頻交流耐壓代替直流耐壓的優(yōu)越性和可行性。對(duì)xlpe電纜絕緣在線診斷的意義及發(fā)展方向進(jìn)行了探討。

介紹了目前交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣在線檢測(cè)的各種方法,并敘述各自的有效性及實(shí)用性

闡述了水/電加速樹枝試驗(yàn)和線路運(yùn)行電纜發(fā)生故障后,在交聯(lián)聚乙烯絕緣內(nèi)存在的水樹枝現(xiàn)象。通過(guò)顯微觀察,揭示和比較了交聯(lián)聚乙烯電纜內(nèi)水樹枝對(duì)其壽命的影響。

采用大分子成炭發(fā)泡劑及改性的聚磷酸銨制備出新型的無(wú)鹵高效膨脹阻燃劑,將該類阻燃劑成功應(yīng)用于可光交聯(lián)的聚乙烯電纜材料中,賦予聚乙烯電纜材料良好的力學(xué)性能、阻燃性能及電性能。復(fù)合材料的各項(xiàng)物理機(jī)械性能及阻燃性能指標(biāo),完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t12706-2008中對(duì)電力電纜交聯(lián)聚乙烯絕緣材料的各項(xiàng)指標(biāo)要求。

采用一種自制硅氧烷修復(fù)液對(duì)水樹老化電纜進(jìn)行絕緣修復(fù),通過(guò)對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析,說(shuō)明其修復(fù)效果良好。

電氣絕緣特性優(yōu)良的交聯(lián)聚乙烯電纜是當(dāng)今電力電纜的主流,目前已有500kv級(jí)的產(chǎn)品用于輸配電工程?？墒情L(zhǎng)期使用中因熱、水分、化學(xué)、機(jī)械等原因而老化,為了防止不可預(yù)見(jiàn)的事故于未然,檢知電纜老化程度和原始缺陷非常重要。本文介紹了高壓交聯(lián)聚乙烯電纜維護(hù)、檢修的必要性與要點(diǎn),以及計(jì)劃預(yù)檢修的絕緣診斷技術(shù)。

本文分析了電纜及其附件絕緣老化原因和形態(tài),敘述了xlpe電纜絕緣老化的機(jī)理。指出對(duì)高壓電纜附件和缺乏徑向防水構(gòu)造的xlpe電纜需重視絕緣老化問(wèn)題.最后,對(duì)絕緣老化檢測(cè)方法作了探討.

闡述了高壓交聯(lián)聚乙烯(xlpe)絕緣收縮的原因,以懸鏈?zhǔn)缴a(chǎn)線為例列舉降低220kvxlpe絕緣收縮的相應(yīng)技術(shù)措施,通過(guò)實(shí)際工藝驗(yàn)證220kvxlpe絕緣收縮率能夠達(dá)到不大于4%的指標(biāo)。

交聯(lián)聚乙烯(xlpe)電纜具有很優(yōu)越的電氣性能,自它一問(wèn)世就受到用戶的歡迎而成為高壓電網(wǎng)中的新秀。但當(dāng)它使用到一定年限后,常會(huì)發(fā)生絕緣擊穿事故。為此用戶必須經(jīng)常對(duì)它進(jìn)行絕緣狀況的診斷。過(guò)去,診斷時(shí)必須停電并對(duì)電纜施加直流高壓,不僅影響現(xiàn)代化連續(xù)性生產(chǎn),而且施加的直流高壓還會(huì)進(jìn)一步加速電纜老化。更有甚者。檢查時(shí)顯示絕緣良好的電纜,投入運(yùn)行后不久就被高壓擊穿。我們研制的cdz型xlpe電纜絕緣熱線