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一种加速XLPE电缆水树老化的新型水电极法

杨滴 , 周凯 , 杨明亮 , 赵威 , 陶文彪 , 尧广

绝缘材料

基于原有的水电极老化方法,提出了一种能有效加速XLPE电缆绝缘中水树生长的新型水电极法,并针对该方法的老化机制进行了讨论。采用改进后的新型水电极法老化XLPE电缆制作水树样本,测量老化过程中电缆样本的介质损耗正切角(tanδ)的变化。利用光学显微镜、红外光谱(IR)和扫描电镜(SEM)分析电缆样本中水树的微观结构和形貌变化,提出相应的微观老化模型。结果表明:采用改进后的水电极法生成的水树尺寸和微观形貌差异较小,水树长度在300~400μm之间,水树形貌为团状,水树缺陷内部微孔或通道的直径在几微米到几十微米之间。采用新型水电极法老化的电缆试样稳定有效,可生成符合典型结构和特征的水树,为进一步研究电缆绝缘老化机理提供了可靠的保证。

关键词: XLPE电缆 , 水电极法 , 水树 , 微观形貌

XLPE电缆绝缘老化修复技术的工程应用研究

赵威 , 周凯 , 陶文彪 , 刘凡 , 杨琳

绝缘材料

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。

关键词: 水树 , XLPE电缆 , 修复液 , 介质损耗因数 , 绝缘修复

改进水针法加速XLPE电缆水树老化研究

陶霰韬 , 周凯 , 杨滴 , 杨明亮 , 陶文彪

绝缘材料

采用改进水针法对XLPE电缆进行加速水树老化试验,并对老化后的切片样本形貌进行了光学显微镜及扫描电镜(SEM)观测。结果表明:改进后的水针法能有效的在针尖电极附近生成水树缺陷,水树区域尺寸可达数百微米,缺陷内部树枝通道的截面直径尺寸为微米级。

关键词: XLPE电缆 , 改进水针法 , 水树 , 加速老化 , 微观形貌

XLPE电缆中水树区域干湿状态下的电场特性研究

陶文彪 , 周凯 , 沈智飞 , 张圣博 , 武拥建

绝缘材料

为研究交联聚乙烯(XLPE)电缆中水树区域介电常数与电场特性的关系,采用水针电极、高频高压对交联聚乙烯电缆试样进行加速水树老化实验,通过显微镜观察水树形态,根据观察到的水树形态构建有限元仿真模型,仿真分析水树区域介电常数变化对水树周围电场强度的影响规律。结果表明:当水树区域相对介电常数或电导率增加时,水树末梢的场强增大,而针尖场强减小,水树末梢尖端易成为电树引发的起点;当水树区域相对介电常数或电导率减小时,针尖场强增大,而水树末梢的场强减小,针尖易成为电树引发的起点。

关键词: 交联聚乙烯电缆 , 水树 , 相对介电常数 , 电导率 , 电场强度

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 , 黄明 , 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

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