母料制备环境洁净度对高压直流电缆绝缘材料性能的影响

分别在非超净环境和百级超净环境中制备洁净度不同的两种直流电缆绝缘母料,通过高压电缆绝缘料生产线分别制备非超净直流绝缘料和超净直流电缆绝缘料,对比分析两种直流绝缘料的洁净度、空间电荷、不同温度下的体积电阻率以及直流击穿强度。结果表明:直流电缆绝缘母料制备环境洁净度直接影响着直流电缆绝缘料的洁净度,并对直流电缆绝缘料的空间电荷、不同温度下的体积电阻率和直流击穿强度有较大的负面影响。     

我国挤包绝缘高压直流电缆检测技术现状

除了与常规交流电缆通用的项目外,重点介绍了与直流电缆相关以及与海缆相关的特殊试验项目,并介绍了我国目前的直流电缆及附件试验情况,同时指出了试验中的关键问题。     

高压直流电缆绝缘特点与设计

由于直流电缆的特性,尤其是绝缘的电阻系数与温度的特性关系、绝缘中空间电荷等问题,使直流电力电缆的发展远远滞后于交流电缆。从直流电缆绝缘特点出发,分析了直流电缆在无负载或较小负载情况下的电场分布,并以油浸纸绝缘充油电缆为例来探讨高压直流电缆的结构设计,为如何选择合理的直流电缆结构尺寸提供参考。     

320kV国产交联聚乙烯绝缘料高压直流电缆设计

为促进国产交联聚乙烯绝缘料在高压直流电缆绝缘中的应用,根据实验数据推导出国产交联聚乙烯绝缘料的电导率方程,得到了电导率与温度和电场之间的关系;实验测得五种不同厚度薄试样的击穿场强,根据双参数威布尔分布推导出绝缘料的击穿场强与厚度的关系,得出厚度为26 mm下绝缘材料的击穿场强;根据TICW 7.2标准设计出320 kV高压直流电缆的结构,利用Comsol Multiphysics软件仿真得出电缆在不同负荷状态下的电场和温度场分布。仿真结果表明:当导体绝缘内温差大于5.3℃时,绝缘外部场强开始高于内部场强;当导体温度为70℃时,绝缘内部电场最大值为15.1 kV/mm,远低于材料的击穿场强。通过仿真分析,为成功设计320 kV高压直流电缆提供参考。     

直流电缆屏蔽料对XLPE绝缘空间电荷的影响

随着交联聚乙烯（XLPE）绝缘直流电缆电压等级的提高,对半导电屏蔽料的质量及可靠性的要求也越来越高。选用了2种国外高电压等级用直流半导电屏蔽料、一种国产较为优秀的半导电屏蔽料和国内XLPE直流电缆绝缘料作为试验材料,测试了3种屏蔽料的热、电性能,屏蔽与绝缘的复合性能,研究了3种屏蔽料对XLPE绝缘空间电荷的影响。通过对试验结果的综合分析,提出了炭黑填充量、炭黑粒径和基体树脂以及界面结合情况是影响半导电屏蔽料体积电阻率和空间电荷注入的关键因素。     

电压稳定剂及其含量对高压直流用500kV XLPE电缆材料绝缘性能的影响

该文研究了4-正丙基苯甲酸电压稳定剂及其含量对高压直流用500kV交联聚乙烯（XLPE）电缆材料绝缘性能的影响。采用500kV XLPE直流电缆料,通过溶液共混法和热压法制备电压稳定剂含量分别为0%、1%、3%和5%的XLPE试样,对试样进行了空间电荷、直流电导率、直流击穿、介电性能、机械性能和差示扫描量热实验。结果表明：添加4-正丙基苯甲酸电压稳定剂可以有效抑制XLPE试样中空间电荷的积累,减小材料的直流电导率并提高其绝缘寿命指数,且电压稳定剂含量为1%时XLPE试样的直流击穿场强和寿命指数最大;随着电压稳定剂含量的增加,试样的直流击穿场强先增大后减小,相对介电常数和介质损耗逐渐增加,且频率对材料相对介电常数作用更加明显;试样的机械性能和结晶度呈现出相反的变化趋势。量子化学计算表明,电压稳定剂具有正电子亲和能和较窄的分子带隙,电压稳定剂分子极性较大,添加后有利于在试样内部引入陷阱,从而有效提升了电缆绝缘材料的电气性能。     

基于有限元模型的高压直流变换器谐波下电缆绝缘局部放电特性仿真研究

本研究通过有限元模型对高压直流输电系统中的局部放电进行分析,通过构造聚合物绝缘材料中的单气隙缺陷,模拟HVDC系统中海底电缆的绝缘缺陷。采用多物理场仿真软件COMSOL与MATLAB结合的方式,对HVDC系统多次谐波作用下局部放电过程中的电场分布进行分析,并搭建了高压直流电缆局部放电检测平台进行验证。结果表明:随着HVDC系统谐波叠加次数和幅值的增加,局部放电的重复频率均成比例增加,电力电子设备对电缆绝缘性能的加速劣化有较大影响。     

热老化对交流配电XLPE电缆改为直流运行后电缆绝缘性能的影响

为了研究热老化对交流配电交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆改为直流运行后电缆绝缘性能的影响,先对已运行两年的10kV交流XLPE电缆样段进行135℃加速热老化试验,随后采用车床和特质刀具将电缆样段沿轴向环切得到薄片试样,通过直流电导率、空间电荷测量、表面电位衰减和直流击穿测试...     

预处理温度对高压直流电缆附件绝缘材料空间电荷的影响

采用电声脉冲法(pulsed electro-acoustic method,PEA)研究了经过不同预处理温度处理后的高压直流电缆附件绝缘材料——硅橡胶(silicone rubber,SIR)及三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene monomer,EPDM)绝缘层的空间电荷分布。为分析导致此空间电荷积累不同的原因,采用拉伸性能测试和动态热机械分析(dynamic thermal mechanical analysis,DMA)研究了高压直流电缆附件绝缘材料化学分子结构的变化。实验结果表明,SIR材料经过150℃预处理后,硫化更充分、交联密度增加,从而使得绝缘层中的空间电荷量减少,因此SIR的预处理以150℃为宜;EDPM材料经过150℃预处理后,综合表现为解聚反应,从而使得绝缘层中的空间电荷量增加,因此EDPM预处理温度以80℃为宜。     

温度对高压直流电缆中间接头内电场分布的影响分析

高压直流电缆附件中的电场分布主要取决于绝缘材料的电导率而非相对介电常数,由于交联聚乙烯(XLPE)和硅橡胶(SR)2种绝缘材料电导率差异较大,且受电场强度和温度影响较严重,导致直流电缆附件的设计比交流附件复杂得多。为此,采用软件仿真手段分析了不同温度梯度作用时,直流电压、直流叠加冲击电压下电缆接头中的电场分布情况。研究结果表明:在直流电压下,随着温度的升高电缆接头内的最大电场强度(简称场强)及XLPE/SR分界面的切向场强会大幅增加,而且绝缘内最大场强出现位置也会由高压屏蔽端部转移到应力锥根部;当直流叠加冲击电压作用时,接头内的电场分布会出现3个场强极大值点,压接管端部高压屏蔽内侧的场强最大,且不随冲击电压极性和线芯温度的变化而变化;直流叠加正极性冲击电压作用下,压接管端部SR材料内侧和应力锥根部XLPE材料内侧的场强随温度的升高而降低,而在直流叠加负极性冲击电压作用下这2点的场强随温度的升高而增大。以上研究结果可供高压直流电缆附件设计参考。     

电声脉冲法研究热老化对160kV直流电缆绝缘材料陷阱特性的影响

交联聚乙烯(XLPE)老化会引起内部陷阱特性的变化,进而造成空间电荷分布的变化,威胁直流电缆的安全运行。对160k V直流电缆切片进行了90℃和135℃不同程度的热老化试验,并利用电声脉冲法(PEA)探究了热老化对直流电缆空间电荷分布的影响。通过分析空间电荷的衰减规律并结合等温松弛理论,提出了利用PEA法分析绝缘材料陷阱特性的方法,并对老化前后试样内的陷阱特性进行了分析研究。研究结果表明,90℃热老化前期由于后交联反应,试样部分深陷阱转为浅陷阱,直流电缆内部空间电荷消散特性变好;但随着老化时间的进一步增加,试样内的陷阱深度及密度均有一定程度的增长,空间电荷积累量也随之增加。试样在135℃高温热老化情况下,内部发生强烈的热氧反应,结晶形态遭到严重破坏,陷阱能级及密度均大大增加。     

温度对油纸绝缘介电性能的影响规律

随着我国高压直流输电线路规模的不断扩大,其安全稳定运行显得愈来愈重要。换流变压器是高压直流输电的重要设备,其运行情况很大程度上影响着高压支流线路的稳定运行。而换流变压器的工作环境较为复杂,在直流输电时,其内部油纸绝缘结构容易受到周围温度的影响,使油纸的介电性能发生变化,进而可能导致换流变压器发生故障,因此研究温度对油纸绝缘介电性能的影响规律具有重要意义。     

交联副产物对高压XLPE电缆绝缘介电和力学性能的影响

针对110k V XLPE电缆绝缘交联时过氧化二异丙苯(DCP)分解产生的副产物对电缆的性能会产生影响的问题,对XLPE电缆进行脱气处理,对脱气前后的电缆绝缘进行红外光谱分析,并对脱气前后电缆绝缘的介电性能和力学性能进行比较分析。结果表明:交联产生的两种挥发性交联副产物α-甲基苯乙烯和苯乙酮的含量在脱气过程中显著降低,XLPE绝缘中的极性基团数量减少,低频电导率降低,从而使XLPE绝缘的相对介电常数和低频介质损耗因数下降,拉伸强度和断裂伸长率提高。     

水树对XLPE电缆绝缘材料性能和微观结构影响的研究进展

阐述了交联聚乙烯(XLPE)电缆中水树引发、生长理论,讨论了水树枝模型及水树化学反应过程,分析了水树对XLPE电缆绝缘材料电性能(介电常数、击穿电压、损耗因子、电导及电树引发电压)的影响。在此基础上,介绍了水树对XLPE电缆绝缘材料微观结构的影响,包括水树中的氧化降解作用对电缆微观结构以及水树对电缆绝缘中空间电荷分布的影响。     

高电压直流耐压试验对电缆寿命的影响

分析了高电压直流耐压试验可有效发现纸绝缘电缆缺陷,但在发现交联聚乙烯绝缘电力电缆缺陷方面有局限性。介绍了通过分析直流耐压试验、泄漏电流来判断电力电缆主绝缘缺陷的方法。     

新型XLPE高压直流电缆绝缘料的空间电荷特性研究

高压直流电缆运行中的温度梯度效应导致电缆外绝缘层场强严重畸变,降低了绝缘的电气强度和使用寿命。在聚乙烯纳米复合材料的基础上,添加适量的交联剂、抗氧剂等制备了新型高压直流交联聚乙烯料,对其力学性能和电性能进行测试,并将其与国外主流XLPE直流电缆绝缘料的空间电荷积聚与场强畸变特性进行对比分析。结果表明:新型高压直流交联聚乙烯电缆料的性能优于国外主流XLPE直流电缆绝缘料,有望用于国产高压直流电缆。     

挤出绝缘高压直流电缆系统试验技术规范综述及建议

高压直流电缆系统的试验标准和技术方法直接决定了对产品可靠性评估的准确性,也间接对电缆结构及运行设计产生影响。概述了国内外针对挤出绝缘直流电缆系统试验的相关技术规范及标准,重点介绍了CIGRE发布的技术手册TB 496中推荐的型式试验和预鉴定试验的方案及要求,以及我国国家电线电缆质量监督检验中心推出的TICW 71-74系列技术规范;还介绍了若干发达国家针对直流电缆系统试验技术所进行的研究及应用,并对有待深入研究的相关课题提出了建议。     

温度对电线电缆绝缘材料机械性能的影响

在恒温恒湿室的环境下,测量不同温度下电线电缆绝缘材料的抗张强度值,通过数据对比和计算,得到抗张强度试验温度的合理范围,并计算得出抗张强度换算成25 ℃时的计算公式和温度校正系数值。