XLPE电缆绝缘老化修复技术的工程应用研究

通过水针电极老化法加速XLPE电缆绝缘产生明显水树,采用一种硅氧烷修复液对水树老化XLPE电缆绝缘进行修复,比较了修复前后老化XLPE电缆绝缘的介损和直流泄漏电流,并通过显微镜和扫描电镜（SEM）对水树及其内部的填充物进行了观察。结果表明：修复液能扩散到水树内消耗水分,生成绝缘性能良好的填充物填充水树空洞,使介损和泄漏电流明显下降,绝缘性能逐渐恢复到接近老化前水平。利用修复液对老化样本绝缘进行修复,对现场运行老化电缆进行了绝缘修复实验表明,修复后电缆的介损和直流泄漏电流下降一半以下,显著提高了水树老化运行电缆的绝缘性能。     

水树老化XLPE电缆绝缘温度特性的研究

为了确保电力系统的安全可靠运行,运行中的XLPE绝缘电力电缆老化状态的评价和估计具有十分现实的意义。本文通过实验,研究了温度对水树老化XLPE电缆绝缘的tgδ、损耗电流谐波分量的影响,并探讨了采用电缆绝缘的交流不平衡分量来诊断电缆中水树状态的可行性。     

考虑负荷特性的XLPE电缆绝缘老化程度研究

为了规避传统介损在线监测法带来的电流传感器测量误差以及环境的影响,建立了基于泄漏电流矢量差的电缆相对绝缘老化程度的判断依据。首先,分析了基于电缆不同连接方式的电缆介损;然后,在考虑电缆所接负荷的负荷特性的基础上,分析了泄漏电流的变化特性,得出了接地电流的变化量与泄漏电流的变化量相同,可以通过接地电流值的变化特性判断电缆绝缘老化程度的结论。最后,利用仿真分析了改变电缆绝缘等效阻抗模拟电缆绝缘老化情况下,电缆泄漏电流与接地电流的变化特性,验证了理论分析的准确性与有效性。     

XLPE电缆绝缘老化检测方法拘研究

交联聚乙烯电力电缆（简称“XLPE电缆”）绝缘老化程度的判断对于保证电力系统的稳定运行至关重要。为了更好地掌握电力电缆的绝缘老化状况．保证输电线路的正常运行．研究TXLPE电力电缆绝缘老化常甬的检测方法．比较分析7各种检测方法的优缺点．最后提出了一种新的运用于XLPE电力电缆的联合检测方法。     

冷热循环条件下不同纯净度XLPE电缆绝缘低频介损变化机理研究

本文提出了一种电缆绝缘杂质含量微观性能的评价方法,可有效避免纯净度评估过程中人工显微观测主观因素的影响.基于宽频介电阻抗谱法,研究35 kV和110 kV电压等级的XLPE电缆绝缘样品在不同程度冷热循环试验条件下介质损耗因数随测试频率的变化规律,仿真计算冷热循环过程中XLPE基体与杂质缺陷的界面应力特性,分析XLPE电缆绝缘的宽频介质损耗宏观物理量参数与材料纯净度等微观性能的相关性.结果表明:35 kV的XLPE电缆绝缘经过-196～50℃下10次冷热循环处理后,0.1～1.0 Hz低频介质损耗因数增大1倍以上,而110 kV的XLPE绝缘试样介质损耗因数未发生明显变化.仿真分析表明,冷热循环过程中聚乙烯绝缘与微观杂质间产生界面应力,界面区机械应力疲劳导致缺陷扩大,加剧低频介质损耗因数增大.     

退役电缆和加速老化电缆的绝缘性能研究

为了促进电缆绝缘诊断技术完善,对两组不同地区的各自运行了5年和10年的退役电缆和人工加速老化电缆分别进行了偏光显微镜观测、傅里叶红外光谱测试、差式扫描量热测试和宽频介电谱测试,得到了电缆试样的理化性能和介电性能。研究发现运行5年电缆试样的性能优于运行10年电缆试样的性能,这可能是由这两种电缆服役期间的运行环境、温度、湿度及敷设方式的不同导致的。热老化时间越长,电缆的性能越差,这对实际运行电缆具有一定的参考价值。     

10kV XLPE电缆受潮绝缘特性研究

伴随中国城镇化进程的推进,电缆正逐步取代架空线而广泛应用于城市配电网络。然而,随着配网电缆规模的快速增长,电缆故障也日益频发。配网电缆的运行环境大都较为恶劣,部分电缆接头长期处于潮湿的环境,甚至直接浸泡在水中,电缆内部很容易受潮,进而引发电缆绝缘故障。为此搭建了恒压负荷循环试验平台,选取3条严重受潮的10 kV XLPE电缆,利用恒压负荷循环试验将受潮电缆中的潮气和水分排出。通过测量潮气和水分排出前后电缆的绝缘电阻和介质损耗,得到绝缘电阻和介质损耗随潮气排出的变化规律,从而获得潮气对电缆绝缘特性的影响机理。     

水树老化XLPE电缆绝缘的超低响应研究

本文采用差频的方法对ＸＬＰＥ电缆的超低频响应特性进行了研究,发现水树劣化电缆在０．３Ｈｚ以下差频范围的电流响应波形与完好电缆有显著差异,信号特征明显,检测灵敏度高,抗干扰能力强。最后,对水树的超低应电流脉冲响应机理进行了探讨。该研究对ＸＬＰＥ电缆检测技术的发展具有特别重要的意义。     

XLPE电缆绝缘老化与剩余寿命评估的试验方法

电缆投入运行后, 绝缘会受到电、热、机械、水分等因素的作用而发生老化,影响电缆的运行可靠性和使用寿命。XLPE电缆的绝缘状态与剩余寿命的评估是目前的热点问题,相对于定性的分析,对电缆剩余寿命的定量评估更有实际价值。文章总结了XLPE电缆绝缘老化机理并调研了几种定量分析电缆剩余寿命的方法：击穿电压对比法,介质损耗因素法和直流泄漏电流法。可为从事电缆运行情况和寿命研究的技术人员提供参考。     

10kV交联聚乙烯电缆加速电老化特性研究

在电应力长期作用下,XLPE电缆易发生绝缘老化.为研究XLPE电缆的电老化特性,对10 kV XLPE电缆进行加速电老化实验,并对老化前后样本进行理化性能及介电性能测试.结果表明:电老化后XLPE结晶度明显降低,熔融峰特征温度出现小幅下降;XLPE亚甲基含量有所上升,材料内部出现碳碳双键;PDC测试结果表明,电老化后样品极化电流和去极化电流均有所上升,XLPE电导率和低频介质损耗明显增加.由此可知,高能电子撞击使XLPE分子链发生化学键断裂,从而造成小分子链数量增多以及结晶区破坏,进而导致材料的理化性能和介电性能下降.     

XLPE电缆绝缘热老化的高压频域介电谱诊断方法

热老化是导致 XLPE 电缆绝缘性能下降的重要原因,实现热老化的诊断对电缆安全具有重要意义,为此该文对 XLPE 电缆整体和局部热老化高压频域介电谱特性进行研究。通过内外加热法制备了整体热老化电缆试样和用于模拟局部热老化电缆线段,分别在不同老化阶段检测了整体热老化、局部热老化段与完好电缆比值为 10%、4%的 10kV 缺陷电缆的高压频域介电谱(0.01～0.1Hz,最高检测电压 U₀),分析了局部老化段占比对介电常数的影响,定义并分析了曲线分层度 L、斜率、曲线积分和非线性度 η。研究结果表明：高压频域介电谱对整体、局部热老化反应灵敏;具有一定老化程度的整体热老化、局部热老化缺陷电缆试样的 L 均大于 1,L 矩阵可作为电缆老化现象的诊断参数;较高检测电压等级(1.0U₀)介电谱曲线的 η 对老化程度的变化敏感,且受局部缺陷占比影响较小,可以作为电缆老化程度的诊断特征;局部老化段的占比减小会使高压频域介电谱出现分层对应的时间延后,介电谱曲线积分值、曲线斜率减小,可以结合 η 的数值及曲线积分、斜率值所在数值区间判定电缆是否为局部老化;介电谱...     

基于电热加速老化试验的XLPE电缆绝缘性能研究

为了掌握电缆绝缘性能与温度之间的关系,在实验室对运行年限不同的10 kV高压XLPE电缆进行电热加速老化试验,测量不同的载流量下电缆分别在空气和沙土中的温度变化数据。试验测量数据和温升曲线表明,运行中电缆的温度变化与所加载的流量和周围环境介质均有关系,运行年限相同的电缆在空气中的温度变化较在沙土中的要大,运行年限越久的电缆不论在空气中还是在沙土中温升都较快。基于电热加速老化试验方法研究运行年限不同的电缆的温度变化情况,为电缆绝缘性能的判断提供参考依据。     

电热联合老化对XLPE电缆绝缘特性的影响

为了探究达到设计寿命的高压交联电缆继续运行的可靠性,文中对一回实际运行32 a的110 kV高压交联聚乙烯(XLPE)电缆采用预鉴定试验方法,进行为期180 d的电热循环加速老化试验。通过综合分析比较试验过程中电缆绝缘内、中和外层的电场强度和温度场变化的差异,并将各绝缘层试验条件转化为导体芯表面得到相应的等效试验条件,发现电缆绝缘中层和外层的等效试验条件接近电缆的实际运行情况。通过相关理化实验分析比较试验前后电缆绝缘各层的微观和聚集态状况。结果发现:绝缘内层在严苛的试验条件下热氧化降解占主导;绝缘中层虽然发生一定的氧化降解,但晶体结构仍有所改善;绝缘外层的结晶形态在温度效应的热刺激下趋于完善。因此,可以评估该退役电缆的其余部分在实际运行条件下仍具有长期服役的潜能。     

10 kV交流XLPE电缆加速热老化后交直流绝缘特性分析

通过对比110℃加速热老化后10 kV交流交联聚乙烯电缆试样交直流绝缘特性的差异,采用不同温度下宽频介电谱、交直流击穿、直流电导率和空间电荷测试,结合有限元仿真,研究了不同热老化时间作用下10 kV交流XLPE电缆绝缘的交、直流电气特性,以及改为直流运行后电缆绝缘的电场分布。结果表明：随着热老化时间的延长,XLPE试样的复介电常数实部先增加后增速减慢,高频区介质损耗逐渐增加;试样的电流密度先减小后增加,空间电荷积累阈值场强则呈相反变化趋势,且试样内的空间电荷积累逐步由异极性转变为同极性。随着测试温度的增加,同一老化时间下XLPE试样的介电常数实部减小,介质损耗增加;试样的电流密度增加,阈值场强减小,试样内部空间电荷积累量有所增加,交直流击穿场强下降。直流电压下,绝缘层在靠近缆芯处电场高,电场差值随绝缘试样活化能的减小而增加。长期热老化后,电缆绝缘层的直流电场分布更均匀,且空间电荷积聚问题得到改善,有利于提升10 kV交流电缆改为直流运行的可靠性。     

热老化XLPE电缆绝缘的介电击穿行为的研究

击穿强度通常是用来表征检测和使用过程中的绝缘材料状态和质量的指标之一。尽管有许多报道对聚乙烯(PE)和交联聚乙烯(XLPE)的击穿电压进行了研究,但是对热老化后的交联聚乙烯电缆的击穿行为的研究不是太多。表征威布尔统计分布参数,即范围和形状参数与分子结构、物理和化学缺陷的含量和形状以及其他的物理化学性能有密切的关系。本文的目的是研究不同热老化程度的XLPE电缆的威布尔统计分布参数的变化行为。研究结果显示威布尔参数变化对XLPE绝缘材料的热老化程度是非常敏感的,利用威布尔参数与热老化程度的关系可以有效地诊断PE和XLPE电缆绝缘材料。     

加速水树老化对XLPE电力电缆绝缘性能的影响

交联聚乙烯(XLPE)因具有稳定的理化性能和良好的电气性能而被广泛应用于中高压电缆绝缘中,而电缆长期运行会导致其内部绝缘的化学成分和物理形态的变化。为此,通过加速水树老化实验研究了水树老化对10kV交联聚乙烯电缆绝缘材料理化性能和介电性能的影响。随着老化时间的延长,发现电缆的外层绝缘首先发生化学结构变化,结晶度和密度减小,试样内外层热失重温差增大,熔融温度点向低温偏移,并且发现在介电损耗谱的低频段出现了新的损耗峰。理化和介电两个方面的分析结果表明,老化首先发生在外层绝缘,在电应力和机械应力的作用下,绝缘内部出现微观缺陷,表现为微观结构的变化。提出加速水树老化的物理和化学过程,阐明了水树老化过程对电缆绝缘材料性能的影响机制。     

交流电压下基于空间电荷效应的XLPE电缆绝缘老化研究现状

交联聚乙烯(XLPE)电缆以其优良的机械和电气性能广泛应用于现代电力系统。研究表明,在直流电压作用下绝缘中容易形成空间电荷,导致电场畸变,加速绝缘老化。国内外很少关于交流电压下空间电荷对XLPE电缆绝缘影响的研究。本文综述了交流电压下空间电荷对XLPE电缆绝缘老化的影响及其作用机理,并介绍了交流电压下测量空间电荷分布的改进的电声脉冲法。结果表明,交流电压下,空间电荷分布特性影响XLPE电缆绝缘老化。     

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。     

XLPE电缆绝缘老化临界时间现象及其动力学仿真

为深入探究交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆绝缘的老化特性,评判XLPE电缆绝缘的老化程度,文中对110kV XLPE电缆绝缘在135℃进行加速老化实验,采用拉伸试验表征XLPE断裂伸长率的变化规律,采用傅里叶变换红外光谱表征XLPE中羰基浓度与抗氧剂含量的变化规律。结果表明,XLPE电缆绝缘老化存在临界时间现象,即随着老化时间的增长,XLPE断裂伸长率由缓慢下降转变为快速下降,羰基浓度由缓慢增大转变为快速增大,临界时间均为2016h;而抗氧剂含量则随老化时间逐渐下降,不存在拐点。基于链式自由基理论,建立考虑抗氧剂反应过程的XLPE热老化动力学模型,进一步仿真计算XLPE电缆绝缘热老化过程中抗氧剂含量和羰基浓度的变化过程,仿真计算结果能够很好地吻合实验结果。研究结果表明抗氧剂含量可用于表征XLPE电缆绝缘的老化程度。     

基于显著性检验法的XLPE电缆绝缘老化参量提取技术的研究

通过100℃下XLPE电缆绝缘的热老化实验,对其进行力学性能测试、热重分析、红外光谱测试,通过显著性检验,提取与断裂伸长率相关性大的参量,建立XLPE电力电缆绝缘老化预测模型。该模型可以有效表征电缆老化状态,用于指导实际电缆状态分析,并预测电缆绝缘的老化程度。