XLPE电缆水树枝老化的介损检测方法分析及试验研究

介绍了介损正切(tanδ)与交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘水树枝老化的关联性,分析了工频电压下电桥法、0.1 Hz超低频电压下、串联谐振条件下现场测量XLPE电缆tanδ的适用性及优缺点。对比发现,0.1 Hz超低频电压下测量tanδ的方法得到广泛研究和认同,但超低频时tanδ值不能表征XLPE电缆工频电压下的绝缘状况;工频电压下用电桥测量tanδ能够反映XLPE电缆真实绝缘状况,电桥容量较小限制了该方法使用范围;串联谐振装置测量tanδ能基本反映XLPE电缆真实绝缘状况,配套设备体积大制约了其应用。给出用工频介损测试仪测量tanδ的结果,初步表明在配电电压下、长度较短时用电桥法测量tanδ,发现XLPE电缆绝缘内部存在严重水树枝老化缺陷。     

XLPE电缆的差频检测技术研究

研究发现在同时对含水树枝 XL PE电缆施加两个频率相近或近似呈倍数关系的正弦电压时 ,检测回路中会有超低频水树枝劣化特征电流信号产生 ,据此可对电缆绝缘的水树枝老化状态进行在线或离线诊断。模拟实验分别找出了在线和离线情况下与工频电压进行叠加的最佳叠加电压频率和叠加电压值 ,并对实验结果进行了分析     

低频电压下XLPE电树枝生长及局部放电特性

低频电缆作为柔性低频交流输电系统中的关键设备,其绝缘介质在低频电压下的特性对电缆的设计和运行具有重要意义。为了研究低频电压下交联聚乙烯（XLPE）电树枝的生长及局部放电特性,设计并搭建了不同频率下电树枝生长实时观测和局部放电同步测量系统,探究了XLPE试样分别在20、30、40、50 Hz频率下电树枝的引发、生长及局部放电特性。结果表明：电压频率对XLPE电树枝生长及局部放电特性的影响有明显规律性。在20～50 Hz范围内,随着频率的降低,XLPE的起树电压略有升高,但电树枝生长速度加快,损伤面积增加,局部放电量和放电次数增大,放电相位分布基本不变。     

XLPE电缆绝缘介损正切检测方法研究

分析了工频电压、0.1 Hz超低频电压、串联谐振条件下现场测量XLPE电缆tanδ的适用性及优缺点。对比发现,工频电压下用电桥测量tanδ能准确反映XLPE电缆的绝缘状况,但电桥容量较小限制了其使用范围;0.1 Hz超低频电压下测量tanδ的方法得到了广泛研究和认同,但tanδ值不能表征XLPE电缆工频电压下的绝缘状况;串联谐振装置测量tanδ能基本反映XLPE电缆的绝缘状况,但配套设备体积制约了其应用。     

XLPE电力电缆耐压试验的探讨

概述了XLPE电缆的直流耐压试验、超低频耐压试验、振荡波电压试验和变频谐振试验,提出了直流耐压试验存在的问题,对运行过的电缆不再推荐做直流耐压试验,指出了超低频0.1Hz耐压试验对XLPE电缆才是可行有效的耐压方法.     

外施电压频率对XLPE电缆绝缘中电树枝生长特性的影响

本文研究了半结晶交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘试样在50～2000Hz正弦电压下电树枝的结构特征与生长特性,发现由于XLPE的半结晶聚集态物理结构,在小于250Hz施压频率下会生成枝状、枝状与丛林混合状及纯丛林状三类电树枝,在500Hz以上高频下则只能生成稠密枝状电树枝,分别对应于不同的生长机理.低频下电树枝生长特性和电树枝结构与材料的聚集态密切相关,而高频下的电树枝生长特性与材料的聚集态关系不大.高频电树枝与环氧树脂、有机玻璃等高聚物材料中的生长规律相同.半结晶高聚物在低频下的电树枝生长特性主要取决于晶界与无定形界面的微孔、杂质集中情况以及针尖电极与晶块或无定形区所处的相对位置,而在高频下电极向介质中注入与抽出电荷的过程较低频下猛烈,会形成较均匀的介质弱区,因此高频电树枝引发与生长规律较为单一.     

用0.1Hz超低频方法进行XLPE/PE电缆耐压试验

介绍了国内外在XLPE/PE电缆上进行0.1Hz超低频(VLF)试验的研究成果,指出采用50Hz交流电压对高电压电气设备进行耐压试验,将对于大容量的被试品,试验变压器体积和重量大到难以应用的程度.还介绍了0.1 Hz超低频高压试验系统.     

基于皮尔逊相关系数法的水树枝与超低频介损的相关性研究

水树枝是交联电缆的主要缺陷,相关研究表明,超低频介质损耗因数与交联电缆水树劣化状态具有较强相关性。笔者通过使用皮尔逊相关系数法,对国际电气电子工程师协会IEEE P4002.9/D9—2010推荐的超低频电压下介损平均值、介损变化率与介损随时间的稳定性3个评价指标,与交联电缆绝缘内部水树枝的密度、长度进行了相关性分析,研究结果对于采用上述指标评估水树枝的生长特性具有较好的理论价值与指导作用。     

含水树枝的XLPE电力电缆损耗电流建模仿真计算

水树枝老化被认为是影响交联聚乙烯(XLPE)电力电缆绝缘性能最主要的原因。随着水树枝老化的加剧,XLPE电力电缆损耗电流波形会产生畸变,损耗电流三次谐波分量的相位和幅值会产生明显变化,因此损耗电流的监测可以用来诊断XLPE电缆水树枝老化。笔者基于半导体二极管的非线性特性,建立了XLPE电缆水树枝非线性模型,提出了一种损耗电流数值计算的方法。仿真计算的损耗电流波形与试验测得波形误差较小,建模仿真计算方法的正确性得到了验证。     

水树化XLPE电缆绝缘叠加电压差频响应

提出了对水树化 XLPE电缆绝缘的超低频方波( UL FSW)—调制正弦波 ( MVW)叠加电压激励响应电流检测的新方法 ,在实验基础上讨论了 ULFSW-MVW叠加电压响应的产生机理     

35 kV及以下XLPE电力电缆试验方法的研究

通过对交链聚乙烯（ＸＬＰＥ）电力电缆试品的工频、０．１Ｈｚ超低频和振荡３种击穿电压的平行比对试验研究,探讨能够有效发现、判别ＸＬＰＥ电力电缆运行故障隐患的试验方法,试验研究结果表明：振荡波电压试验能够有效地发现电力电缆及其附件的制造和安装质量缺陷,超低频电压试验能够有效地发现电力电缆及其附件绝缘树枝状早期劣化缺陷;工频电压试验是一种较好的方法,需进一步深入研究。     

热老化对交联聚乙烯电缆绝缘中水树的影响研究

热老化过程不但会影响交联聚乙烯电缆绝缘的电磁学和物理化学性能,还对绝缘内水树的产生与生长有着一定的影响。通过研究热老化过程对XLPE电缆绝缘中的水树现象的影响,以及在几个有可能的影响因素当中,哪个因素对水树现象的影响最大。实验结果表明,在与XLPE电缆绝缘的热老化有关的各种因素对水树现象的影响中,热氧化对XLPE电缆绝缘表层水树的产生和生长的影响最大。尽管热氧化所引起的缺陷有可能就是XLPE电缆绝缘中水树生长过程中的起始点,但是它在一定程度上抑制着水树的成长,甚至有着"水树延迟效果"的美称。     

检测XLPE电缆绝缘水树老化状态的超低频方波-工频叠加法研究

本文提出了能有效检测ＸＬＰＥ电缆绝缘水树老化状态的超低频方波－工频电压叠加法新技术,对含水树ＸＬＰＥ电缆分别放加单极性方波和正负对称方波电压叠加工频电压所产生的响应电流特性进行了实验研究,找出了最佳叠加工频电压值,最后对产生超低频方波－工频电压叠加电汉响应的机理及其检测的影响因素进行了探讨。     

含水树XLPE电缆ULSW—AC叠加电压激励响应

通过研究发现,在对ＸＬＰＥ电缆施加超低频方波的同时,再叠加一定大小的工频电压,使含有水材老化电缆绝缘的响应电流波形产生显著畸变,而对比空白电缆样品的响应电流波形基本不变;本文同时对这种叠加效应的产生机理进行了探讨。这种方法有可能发展成为ＸＬＰＥ电缆离线检测的有效手段。     

用有限元分析交联聚乙烯电缆中水树成长行为的研究

水树是电缆主绝缘的主要劣化现象之一,严重影响电缆的使用寿命。正确评价长有水树的材料的电场分布,对于理解水树的生长机理以及水树引起的介质击穿是非常重要的。采用具有不同物理化学性能的热老化XLPE电缆绝缘和与外加电场梯度方向成一定角度的非常规的水针电极结构进行水树枝加速老化实验,用有限元方法对水树加速老化实验中采用的结构模型进行数值电场分析,研究了水树尖端处电场增强对水树枝老化发展的影响。     

交联聚乙烯电力电缆水树产生机理、检测及预防

分析交联聚乙烯电力电缆绝缘中水树产生的机理及检测方法,并对如何防止绝缘中水树产生提出了解决措施。     

硫化工艺对抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆工频击穿性能的影响

为了研究不同硫化工艺对抗水树枝交联聚乙烯绝缘电缆击穿性能的影响,建立了相应的试验手段和评价程序。将使用相同导体屏蔽料、抗水树绝缘料、绝缘屏蔽料,并采用5种不同硫化工艺(A、B、C、D、E)生产的电压等级、型号规格相同且结构相似的电缆作为研究对象,每种电缆取6段作样品,共30段。分别对老化前和老化180d后的5种样品进行工频击穿试验,并观察击穿后样品切片的水树枝、界面微孔、突起和绝缘中的微孔、杂质。试验结果表明:经过180d的加速老化后,5种样品中均无微孔、界面光滑、有少量尺寸较小的杂质,不会导致击穿性能下降;不同硫化工艺生产的电缆工频击穿性能表现出明显差异,其中,A硫化工艺生产的电缆工频击穿强度下降了53.53%,击穿后的样品中观察到了水树枝,B、C硫化工艺生产的电缆工频击穿强度也有不同程度的下降,而D、E硫化工艺生产的电缆的工频击穿强度没有降低,说明硫化工艺对工频击穿强度有直接的影响,并建议实际生产中确定硫化工艺时,各区温度设定应逐渐降低,且初始硫化温度不应过低,生产线速度应适当。     

500kV XLPE电缆绝缘中树枝化现象的述评

介绍日本开发 5 0 0 k V XL PE电力电缆时研究树枝化现象的形成 ,评述 XL PE电缆形成电树和水树与场强的相关性、树枝引发场强和长期寿命特性的研究结果 ,说明由此确定 5 0 0 k V XL PE电力电缆的绝缘设计。     

XLPE电缆绝缘中水树的形成机理和抑制方法分析

叙述了交联聚乙烯电缆中的水树对中高压XLPE电缆的危害性;介绍了水树的本质、水树生长特性,引发水树的电-机械理论和化学反应理论;分析了影响水树生长的因素和国内外抗水树电缆料的研究情况。