XLPE绝缘老化中的单次放电波形统计分析

为了研究绝缘中发生局部放电的物理机制,对交联聚乙烯(XLPE)绝缘试样进行了加速电老化试验,使用超宽频带局部放电检测系统(频带10 MHz～3 GHz)测量了试样的放电信号,并通过统计分析超宽频带放电的单次脉冲信号探讨了XLPE绝缘老化过程中的放电机理。研究表明,XLPE绝缘电老化过程中单次放电波形的下降沿、脉冲幅值都有显著变化:下降沿从老化前的近15 ns上升到老化50 h的约90 ns,单次放电波形幅值在老化前约1 000 mV,老化15 h后维持在约200 mV,老化到30 h时上升到近500 mV,老化50 h时上升到约600 mV。由单次放电信号的波形特征推断XLPE绝缘老化过程中放电从流注型放电转化为汤姆逊放电的变化过程。     

高压交联聚乙烯电缆绝缘老化及其诊断技术述评

对国内外部分高压交联聚乙烯(XLPE)电缆系统的绝缘损坏作了统计，分析了电缆及其附件绝缘老化原因和形态，叙述了XLPE电缆绝缘老化的机理。指出对高压电缆附件和缺乏径向防水构造的XLPE电缆需重视绝缘老化问题。对于XLPE电缆本体绝缘老化检测，认为高压级可比中压级简化。概述了国外绝缘老化诊断新技术的发展。最后，对局部放电检测绝缘老化技术方法作了试验探讨。     

内部气压下电缆电树枝不同生长阶段的局部放电统计参量研究

交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘电热老化产生的气体会在绝缘层或绝缘材料微孔内产生局部高气压,为了研究内部气压作用下XLPE电缆绝缘的老化特征,分别以XLPE短电缆和电缆绝缘层切片为试验样品,搭建了试验系统,研究了局部气压作用在绝缘层或绝缘材料微孔内时的局部放电及其绝缘老化特征,并采用局部放电矩特征分析局部气压作用下XLPE电缆局部放电特征参量与绝缘老化程度之间的关系,探讨将其应用于交联聚乙烯电缆绝缘老化评估的可能性。结果表明:局部高气压使电树枝通道内局部放电加剧,绝缘老化加速;微孔内的气压相较于绝缘层气压对电树枝内局部放电的促进作用更加明显;最大放电量相位分布H_(qmax)(φ)谱图的偏斜度Sk、峭度K_u和放电次数相位分布H_n(φ)谱图的放电相位分布可作为评估XLPE中电树枝发展阶段的标准。     

高压交联聚乙烯电缆绝缘老化检测技术调研

概述了国内外高压交联聚乙烯(XLPE)电缆线路在运行中绝缘损坏的统计情况和主要事例，就XLPE电缆及其附件的绝缘老化现象进行了剖析，对电缆绝缘老化检测方法作了扼要叙述，并就现场用局部放电测试的部分方法及其特点作了简要评述。对于一般高压XLPE电缆，迄今未发现因水树生成延展而导致绝缘损坏的现象。包括预制式在内的接头和终端。往往是绝缘老化的薄弱环节，因而应重视对其进行现场的局部放电检测。     

修复液抑制XLPE电缆局部放电的有效性研究

针对XLPE电缆中存在水树缺陷引起局部放电导致电缆绝缘迅速劣化的问题,提出了一种通过注入修复液修复电缆水树缺陷抑制电缆局部放电的方法,从XLPE电缆试样局部放电特征及缺陷表面微观形貌结构两方面研究修复液对XLPE电缆局部放电的影响。采用水针电极法加速XLPE电缆绝缘水树老化,并对生成水树缺陷的电缆试样进行注入式修复,测试分析修复前后电缆试样的局部放电特征,并对修复后电缆试样缺陷处的表面形貌特征进行分析。此外,建立XLPE电缆水树缺陷的有限元模型,结合水树缺陷处电场仿真进一步阐述修复液对XLPE电缆局部放电的影响机理。结果表明:修复后XLPE电缆局部放电的放电幅值和放电次数均大幅减小,表明修复液可以抑制电缆局部放电的发展,减缓XLPE电缆绝缘的劣化。     

XLPE绝缘电老化中局放特性试验研究

利用TE571局放检测仪和超宽频带局放(PD)检测系统研究了XLPE电缆绝缘试样加速电老化过程中判断试样老化状态的局放统计参量和单次放电波形特性。结果表明,电老化过程中单次放电时域波形的上升沿变陡,从老化前50 ns降低为老化50 h的8 ns;脉冲幅值从老化前的2 mV增加到老化50 h的17 mV;放电频谱中特征峰的位置随着老化程度的加剧向高频方向移动,从老化前<15 MHz增加到老化50 h的<50 MHz和125~200MHz。该研究为放电单次波形检测技术评估XLPE电力电缆绝缘状态的基础研究。     

不同老化处理对涂覆硅脂后XLPE/SIR界面击穿特性的影响

为研究不同老化条件对电缆附件界面击穿特性的影响,首先在交联聚乙烯(XLPE)/硅橡胶(SIR)平板复合试样界面处制备环形电极,然后对涂覆两种硅脂的硅橡胶分别进行热老化、臭氧老化、电晕协同臭氧老化处理,最后在交流电压下进行XLPE/SIR界面击穿试验。同时,对涂覆硅脂并经不同老化条件处理后的硅橡胶表面微观形貌、傅里叶红外光谱及凝胶含量进行分析,探究不同老化条件对涂覆不同硅脂后XLPE/SIR界面击穿特性的影响规律。结果表明:短时热老化作用对涂覆硅脂后XLPE/SIR界面的交流击穿特性影响较小,臭氧老化及臭氧协同电晕老化均可降低XLPE/SIR界面的起始放电电压和交流击穿强度。老化作用对XLPE/SIR界面交流击穿特性的影响主要是由硅脂及硅橡胶的物化特性改变引起的。     

交联聚乙烯绝缘电缆老化的介电响应与局部放电特性研究

为研究交联聚乙烯（XLPE）电缆老化特性并探究影响材料介电性能的微观因素,对不同老化状态的XLPE电缆进行等温松弛电流与局部放电测试。构建纯聚乙烯分子P1、含羟基的老化聚乙烯分子P2以及进一步热氧老化的含羧基聚乙烯分子P3模型,并基于不同老化状态的聚乙烯分子开展量子化学计算。结果表明：随着老化时间的增加,去极化电流时间...     

不同温度下局部气压对XLPE电缆电树枝生长及局放特性的影响

交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆绝缘热老化产生的气体可能会在电树枝发生处产生局部高气压,为了研究不同运行状况下局部气压对XLPE电缆电树枝引发和生长特性的影响,以XLPE电缆制作绝缘层切块为试验样品搭建了试验系统,研究了不同温度下局部气压作用在电树枝通道时的局部放电特性和电树枝的生长规律。结果表明:XLPE处于玻璃态时,局部气压对电树枝的引发无明显作用,在生长过程中通道内流注的发展因高气压受阻,树枝发展被抑制;XLPE处于高弹态时,气隙放电的产生导致电树枝引发时间大大缩短。在生长发展期,高温造成XLPE结构上的缺陷促进了高气压下局放的发展。试验发现:高温高气压下电树枝很容易贯穿电缆绝缘,严重威胁XLPE电缆的安全稳定运行。     

基于混沌理论的电缆局放检测方法研究

交联聚乙烯(XLPE)电缆已广泛应用于电力系统。为确保电力系统安全稳定的运行,电力部门迫切要求进行XLPE电缆绝缘状况检测及老化诊断。本文构建了双耦合Duffing混沌振子检测模型,基于Matlab-Simulink仿真平台研究不同传播距离的局放检测信号的混沌特征参量的变化情况,采用XLPE电缆进行了放电信号传输实验,通过仿真实验双向论证电缆传播中局放衰变的规律。     

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。     

交联聚乙烯电缆热老化与电树枝化相关性研究

热老化过程不但会影响交联聚乙烯（XLPE）电缆绝缘的物理化学性能,还对绝缘内电树的产生与生长有着一定的影响。研究了热老化后XLPE电缆绝缘中的电树行为．探讨XLPE电缆绝缘中电树枝过程与材料热老化的关系。采用带循环通风的热老化箱对XLPE电缆绝缘进行3个温度等级的热老化实验：采用针板结构电极进行电树枝实验,并利用数码显微镜观察电树枝的产生和发展情况;利用差示扫描量热法（DSC）、傅里叶红外光谱分析（FTIR）测试了不同温度热老化下XLPE电缆绝缘的物理化学性能;最后探讨了几种不同结构电树枝的生长机理．认为热老化并没有加速电树枝的生长．反而有一定的抑制作用．     

A study of treeing phenomena in the development of insulation for500 kV XLPE cables

This review summarizes research on treeing phenomena, i.e. the formation of electrical trees and water trees, that has been undertaken in Japan for the development of 500 kV XLPE cable. Section 1 presents the results of factors affecting XLPE cable insulation breakdown under commercial ac and lightning impulse voltages. Section 2 verifies the phenomena of electrical tree formation in XLPE cable insulation using block samples and model cables, and gives the results of studies to determine the level electrical field stress initiation for such trees. Section 3 summarizes the results of studies on long-term aging characteristics, which is a particular problem under commercial ac voltages, while Section 4 explains how this research influenced the design of 500 kV XLPE cable insulation. All authors were members of `The investigation committee of fundamental process of treeing degradation' under IEEJ     

Effect of water on aging of XLPE cable insulation

Cables as elements of power distribution system have great influence on its reliable service and overall planning requirements. During last years, crosslinked polyethylene (XLPE) cables have been more and more used in power systems. This paper presents the results of an investigation of changing of (XLPE) cables insulation breakdown stress (AC BDS) due to water absorption. The paper deals with AC BDS of the following kinds of XLPE cable insulations: steam and dry cured with water tree retardant crosslinked polyethylene (TR-XLPE) and non-tree retardant crosslinked polyethylene (XLPE). During tests, the tap water was injected into, (1) conductor with cable ends closed; (2) into cable conductor with ends opened; and (3) into metallic screen with cable ends opened. The presence of water in XLPE cables was subjected to electrical stress and heating. AC BDS tests were performed as a function of aging time and water content in the cable insulation at different aging temperatures. Also, in this investigation, tests with the changing of AC BDS in the radial direction of unaged and aged XLPE cable insulations were carried out.     

高压XLPE电缆绝缘V t特性研究综述

交联聚乙烯（cross linked polyethylene,XLPE）绝缘电力电缆是输电线路的重要电 力设备。针对高压交流和直流电缆系统的运行现状,介绍了运用V t特性（击穿电压与击穿时间的关系）曲线描述XLPE电缆绝缘的电老化寿命模型,分析了国内外高压交、直流XLPE电缆绝缘V t特性的研究方法及相关结果。已有的研究结果表明,交流XLPE电缆绝缘的电老化寿命指数n值在9~25之间,直流XLPE电缆绝缘的电老化寿命指数n值在13~20之间。国内目前尚未见有关直流电缆绝缘V t特性研究的文献报道。     

基于等温松弛电流法的XLPE绝缘电力电缆老化评估判据研究

XLPE绝缘电力电缆,特别是中压电缆在运行过程中可能产生水树枝等缺陷,并且进一步发展为电树枝,最终导致电缆击穿。除了常规的物理和化学评估方法以及在线监测等技术能够为电缆的状态评估和运行提供必要的判据,等温松弛电流法作为一种具有丰富物理内涵的方法也已经在国外的XLPE电缆老化状态以及寿命的评估方面发挥积极的作用。对目前国内外电缆评估的方法进行了简略的分析,着重介绍了等温松弛电流法的原理。在详细分析欧美等多个国家对等温松弛电流法老化状态评估的关键参数——老化因子A的基础上,初步研究了国产电缆在未老化的初始状态的老化因子以及热老化后的老化因子的变化。研究表明国产电缆在未老化时期老化因子就大于国外电缆的。论文初步分析了出现该现象的原因,为等温松弛电流法在我国的应用提供了必要的基础。     

Understanding treeing phenomena and space charge effect in gamma-irradiated XLPE cable insulation

In the present work, electrical trees were experimentally generated in virgin and gamma-irradiated XLPE cable insulation, under AC voltages. Fibrillar type of electrical tree structure forms from the defect site in gamma-irradiated specimens. Failure times due to electrical trees were analysed by adopting Weibull distribution studies. The results of the study indicate that gamma-irradiated specimens, where the rate of tree propagation is high, causing early failure of insulation. Pulsed electro acoustic emission (PEAE) technique was adopted to understand the space charge formation in XLPE cable insulation. The results of the study indicate that homo and hetero charges form near to the electrodes especially in gamma-irradiated XLPE cable insulation. Variations in space charge density at different voltage magnitudes with time were analysed. It is observed that the electric field in the insulating material becomes highly non-uniform on occurrence of hetero charges. It is also realized that on removal of applied voltage, the charge decay is less with gamma-irradiated specimens. Based on the present study, it could be concluded that Space charge density in insulating material and life of insulating material due to electrical tree formation shows inverse relationship.     

NaCl溶液对XLPE电力电缆工频击穿特性和水树的影响

采用同一根抗水树XLPE电力电缆,分别在自来水和NaCl溶液中进行60 d、120 d和180 d的加速老化试验,然后对老化前和老化后的电缆试样,分别进行工频逐级击穿,对老化后击穿的电缆试样进行水树检查。试验结果表明,NaCl溶液对抗水XLPE电力电缆的老化有明显的作用。     

高温下交联聚乙烯电缆绝缘中电树枝测试系统设计

设计了高温下交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘中电树枝化的实验系统,在外施工频电压有效值为13 kV下,对不同温度下高压XLPE电缆绝缘中电树枝生长及其局部放电特性进行研究,结果表明,温度对电树枝的生长具有重要影响,整个系统可以用于高温下电树枝生长过程的实时观测与局部放电连续测量,为研究高温下XLPE电缆绝缘中电树枝引发与生长机理及其局部放电特性分析提供了实验研究平台。     

压力注入电压稳定剂对热氧老化电缆绝缘性能的增强机理

为了研究压力注入电压稳定剂对热氧老化电缆的修复效果,通过配置修复液对电缆样本进行注入修复,研究修复液对电缆绝缘性能的增强效果及作用机理。选取抗氧剂300和二茂铁配置不同添加浓度的7种硅氧烷修复液,对热氧老化电缆样本进行注入式修复,测试修复前后XLPE绝缘的电树引发电压、直流电导率和介质损耗因数,对部分样本进行二次老化,并测试不同老化时间的氧化诱导期和电树引发电压。结果表明,注入2种类型的电压稳定剂均能够大幅提高热氧老化电缆的电树引发电压,但也会在一定程度上增大电导率和介质损耗因数;注入抗氧剂300能够提高热氧老化电缆的氧化诱导时间,并在较长时间内提升其抗热氧老化和抗电树能力。由扩散公式与实验结果可知,通过增大注入压力,升高扩散温度,选择有效浓度区间更大的电压稳定剂,选取较为保守的添加含量等措施,使电压稳定剂在绝缘层中的浓度分布处于有效浓度区域,是保证修复效果的有效措施。