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基于非线性的水树老化XLPE电缆绝缘状态评估

张涛 , 雷勇 , 朱英伟 , 王鹏 , 周凯 , 涂国强 ,

绝缘材料 doi:10.16790/j.cnki.1009-9239.im.2017.02.009

为研究XLPE电缆的绝缘特性,用极化-去极化电流(PDC)法对新电缆和经改进水针法制备的不同老化程度的电缆进行实验.实验发现:在极化电压相同的情况下,水树老化电缆的泄漏电流值和去极化初期电流值比新电缆高出至少一个数量级;随着极化电压的升高,新电缆的泄漏电流值基本上呈线性增大,而经过水树老化实验的电缆泄漏电流值呈非线性增大,且老化时间越长,非线性程度越大.定义了快速非线性(FNL)因子,以获取不同绝缘状态电缆非线性程度的差异,从而评估电缆的老化程度.同时,根据实验电缆的实际参数建立了水树老化电缆有限元模型,仿真结果很好地验证了由XLPE水树引起的水树老化电缆绝缘非线性变化的特性.

关键词: XLPE电缆 , 绝缘 , 极化 , 去极化 , 水树老化 , 非线性 , 有限元模型

粉煤灰微珠深加工利用的研究分析

杨久俊 , 海然 , 张磊 , 张海涛 , , 林伦

材料导报

分析了粉煤灰微珠的组成与结构,根据初步的实验结果讨论了粉煤灰微珠及其高附加值深加工产品的应用领域和市场前景.分析表明,粉煤灰微珠的深加工高附加值应用可以创造出显著的社会经济效益和环境效益,可有效地推动我国材料工业的可持续发展.

关键词: 粉煤灰微珠 , 深加工利用 , 高附加值

电沉积方式对Ni-SiC纳米镀层耐腐蚀性能的影响

夏法锋 , , 马春阳 , 尹红妍

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.16.031

采用直流电沉积、脉冲电沉积和超声-脉冲电沉积方法,在45钢表面制备Ni-SiC纳米镀层.研究电沉积方式对Ni-SiC纳米镀层显微组织、成分及耐腐蚀性能的影响.结果表明,超声-脉冲电沉积Ni-SiC纳米镀层显微组织更加致密、光滑.直流电沉积镀层的镍粒径和SiC粒子的平均粒径为175.4和81.5nm;而超声-脉冲电沉积镀层的镍粒径和SiC粒子的平均粒径为74.8和36.3nm.SEM和EDS分析可知,电沉积方式对Ni-SiC纳米镀层的耐腐蚀性能有很大影响,超声-脉冲电沉积镀层的耐腐蚀性能较好.

关键词: 电沉积 , Ni-SiC纳米镀层 , 腐蚀性能

有限元法分析交联聚乙烯电缆水树生长机理

陶文彪 , 马振国 , 宋述勇 , 周凯 , , 杨明亮

绝缘材料 doi:10.16790/j.cnki.1009-9239.im.2016.12.014

为了研究交联聚乙烯(XLPE)电缆中水树的生长机理,采用水针电极、高频高压的方法对XLPE薄片试样进行加速水树老化实验,通过显微镜观察经硅油加热处理前后的水树形态,构建有限元仿真模型,分析水树生长与电-机械应力的关系,并建立了水树生长的数学模型。结果表明:电-机械应力是导致水树生长的主要原因。在交变电场的作用下,环境中的水分在电缆绝缘中的杂质或缺陷处聚集,形成一系列充水微孔,并对其周围XLPE材料形成交变的Maxwell应力,导致XLPE分子链因应力疲劳而发生断裂,疲劳断裂的累积导致微孔体积增大、数量增多,这些微孔通过水树通道相连形成树枝状的水树形态。

关键词: 水树 , XLPE电缆 , 有限元仿真 , 电-机械应力 , 屈服强度

有机硅水树修复对交联聚乙烯电缆绝缘理化性能的影响

杨明亮 , 周凯 , , 李康乐 , 李天华 , 陈讴

绝缘材料 doi:10.16790/j.cnki.1009-9239.im.2016.02.009

为了研究电缆水树修复技术的长期作用效果,采用水针电极老化法获得水树老化交联聚乙烯(XLPE)电缆样本,对其中一组样本进行注入式修复,另一组不做处理,然后对两组样本同时进行电热老化实验,对比分析两组样本的微观结构和理化性能变化.显微镜观测结果表明,电热老化相同时间后,修复样本水树区域有修复生成的填充物存在.差示扫描量热(DSC)结果表明,电热老化使得XLPE熔程变窄,结晶度变小,电热老化相同时间后,修复样本的熔程和结晶度均大于未修复样本,并且修复样本的结晶速率大于未修复样本.分析认为修复液与水分子反应的生成物有效填充修复了水树空洞,并进一步限制了水分子的扩散迁移,一定程度上减缓了老化对材料的破坏.

关键词: 交联聚乙烯 , 水树 , 修复 , 电热老化 , 理化性能

温度对电力电缆有机硅水树修复的影响

杨明亮 , 周凯 , 邵海彬 , , 李康乐

绝缘材料 doi:10.16790/j.cnki.1009-9239.im.2016.04.007

为了研究温度对电力电缆水树修复效果的影响,在不同温度下对水树老化交联聚乙烯(XLPE)电缆样本进行注入式修复,对样本的绝缘性能和微观结构进行对比分析.采用水针电极老化法获得水树老化电缆样本,分别在20℃、50℃和80℃下对老化样本进行注入修复,修复过程中定期对样本进行介质损耗因数测试.结果表明随着修复温度的升高,样本介质损耗下降速率加快,且高温下修复的样本介质损耗更早达到稳定值.通过扫描电镜(SEM)观测和能谱(EDS)分析可以看出,随着修复温度的升高,样本水树区生成的修复填充物分布更加密集.由此证明适当升高温度有利于修复液在XLPE层中的扩散反应,加速修复过程.

关键词: 交联聚乙烯电缆 , 水树 , 修复 , 温度 , 扩散

一种针对XLPE电缆的绝缘增强技术研究

苑吉河 , 张曦 , 张瑞冬 , 周凯 , 陈讴 ,

绝缘材料 doi:10.16790/j.cnki.1009-9239.im.2016.05.008

为了解决电缆安装或制造过程中的潜在缺陷,通过向尚未投入运行的新电缆预先注入有机硅修复液(即预修复),研究修复液注入后对电缆的绝缘结构及电气性能的影响.首先通过压力注入装置将有机硅修复液注入到电缆样本中,测量新电缆样本和预修复液样本的工频击穿电压,记录两种样本在击穿过程中的温升情况.然后将两种样本放置3个月,再次测量样本的工频击穿电压并进行对比.结果表明:预修复电缆样本的工频击穿电压高于新电缆样本,且两种样本在击穿过程中的温度差别不大,说明修复液对工频击穿的热效应影响不明显.将电缆放置3个月后,预修复电缆样本的击穿电压较注入修复液后的电缆样本击穿电压有所下降,但仍高于新电缆样本的击穿电压.根据绝缘层电容模型和介电泳原理,说明预先注入到尚未投入运行电缆的修复液使得电缆绝缘不再是均匀介质,而是分阶绝缘复合介质,从而提高了电缆的绝缘性能.

关键词: 交联聚乙烯电缆 , 有机硅修复液 , 电气性能 , 击穿电压 , 分阶绝缘

基于PDC法的水树老化电缆绝缘诊断

蔡钢 , 刘曦 , 濮峻嵩 , 周凯 ,

绝缘材料 doi:10.16790/j.cnki.1009-9239.im.2016.07.012

为对10 kV运行电缆的绝缘状态进行简单、快速诊断,基于极化-去极化电流(PDC)特征研究了针对电缆水树老化的绝缘诊断判据。采用高频高压水针电极法对电缆实验样品进行加速水树老化,使用显微镜定期观察不同老化时期样品中的水树形态,并统计水树长度,同时使用PDC测试平台对水树老化样品进行测试。利用测得的极化和去极化电流曲线求得电缆绝缘层的直流电导率和非线性系数,分析两参数随样品老化程度的变化趋势及规律。结果表明:根据直流电导率和非线性系数的变化能有效判别电缆绝缘中的水树老化问题。

关键词: 交联聚乙烯电缆 , 水树 , 极化-去极化 , 直流电导率 , 非线性系数

冷热两种扎孔方式下交联聚乙烯电缆中的水树生长特征

李康乐 , 周凯 , 杨明亮 ,

绝缘材料 doi:10.16790/j.cnki.1009-9239.im.2017.03.011

为了进一步认识机械应力对交联聚乙烯(XLPE)电缆中水树生长的影响,研究了XLPE薄片试样在不同温度下受机械应力作用时的水树生长特征.对XLPE试样采用冷扎孔和热扎孔两种方式制造针孔缺陷,并对试样进行加速水树老化实验.利用偏光显微镜观测未老化试样针孔周围XLPE材料的形态,并通过显微镜观测老化试样中的水树形态.结果表明:热扎孔试样中存在明显倾斜的应力纹,且热扎孔老化试样中存在和应力纹形态相似的倾斜生长的水树枝.基于高聚物在不同温度下的力学响应特性,温度升高时XLPE材料的屈服强度降低,在较小的机械应力作用下发生取向,进而导致倾斜的水树枝出现.

关键词: 交联聚乙烯 , 水树 , 温度 , 力学响应 , 取向

基于Simufact的Q345钢-15℃时T形平角焊的仿真

, 张建 , 胡忠健

金属功能材料

在低温环境下焊接时,由于焊接部位受不均匀的加热及冷却,会导致焊接接头产生裂纹,为了提高焊接结构的制造质量和使用性能,减少焊接结构因焊接引起的破坏性事故.运用Simufact-Welding软件对T形接头用焊条电弧焊在环境温度为-15℃时进行焊接仿真.在其他参数相同的情况下,对比分析了焊件预热到150℃和未预热时的热循环、变形、等效应力和t8/5,结果表明:前者方法下同一采样点处的峰值温度值比后者方法下对应量的值大;同理,收弧处的变形量减小,焊缝处和近缝区的变形量略有增大;焊缝处采样点的等效应力减小;焊缝处采样点的t8/5时间增大.因此,合理地控制预热温度,减小晶粒脆化,适当增大t8/5时间,有利于缓解接头的冷却速度,减小淬硬倾向.

关键词: Simufact , 低温 , Q345 , 焊条电弧焊

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