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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

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

辽宁东五家子金矿地球化学特征研究

朴寿成 , 师磊 , 杨明亮 , 王宝岩 , 常国林

黄金 doi:10.3969/j.issn.1001-1277.2007.12.003

东五家子金矿矿脉主要围岩为太古宙建平群小塔子沟组变质杂岩,矿床距燕山期石英二长岩南约6km.该金矿成矿流体的温度为168℃,主要在150℃~185℃之间变化;盐度(s)为8.5%NaCl,主要在6%~11%之间变化;成矿压力为41.8×106~46.0×106Pa,矿化深度为1.39~1.84km,是低温浅成热液矿床.成矿流体为岩浆水和大气降水的混合源,矿石中黄铁矿和方铅矿りS的变化范围为1.91‰~3.14‰,矿石中的硫可能来自上地幔.局部矿脉产状变缓,石英脉透镜体存在,并出现中一细粒它形一半自形粒状黄铁矿、方铅矿等硫化物是富矿体存在的标志.盐度(S)和K2O/Na2O比值都可用于预测矿脉的标高(H)或剥蚀程度.

关键词: 东五家子金矿 , 流体包裹体 , 稳定同位素 , 元素地球化学

以分子链疲劳断裂理论理解XLPE电缆绝缘水树生长规律

侯振奇 , 周凯 , 何珉 , 杨明亮 , 吴科

绝缘材料 doi:10.16790/j.cnki.1009-9239.im.2016.10.010

为研究XLPE电缆绝缘中水树的生长规律,对不同老化时间下XLPE材料的水树生长特性进行了对比分析。采用水针电极法加速电缆绝缘水树老化,利用光学显微镜和扫描电镜观察不同老化时间下电缆水树的微观结构特征,并对水树尺寸进行测量统计。结果表明:不同老化时间下的水树形态和尺寸均存在明显差异,随着老化时间的增加,水树枝变得密集,染色区域颜色变深。在电机械应力作用下XLPE分子链疲劳累积断裂,水分以密集充水细枝的方式向四周辐射扩散,逐渐形成水树通道和微孔,随着通道和微孔数量的增加,水树逐渐变长。

关键词: XLPE电缆 , 水树 , 微观形貌 , 电机械应力

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

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 , 黄明 , 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 , 黄明 , 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

聚合物形态变化与水树生长的关联性研究

刘曦 , 蔡钢 , 濮峻嵩 , 周凯 , 杨明亮

绝缘材料 doi:10.16790/j.cnki.1009-9239.im.2016.05.013

为研究聚合物聚集态变化与水树生长特性之间的关系,对不同温度下交联聚乙烯(XLPE)材料内的水树生长特性进行对比分析.采用水针电极老化法,分别在-15、0、20、40、60、80℃下对XLPE薄片进行加速水树老化,利用显微镜观察水树形态,并对水树尺寸进行了测量统计.同时利用动态力学分析(DMA)对XLPE分子链在不同温度下的松弛行为进行了测试分析.显微镜观测结果表明:低温下水树枝干清晰,沿着电场线方向排列.随着温度的升高,水树枝干逐渐变粗变密,并且在0℃和60℃下水树整体尺寸最大.DMA结果表明:XLPE新样本的玻璃化温度为-5℃左右,α松弛峰值温度为60℃左右,材料的这两个特征转变温度与最大水树尺寸对应的温度一致.在不同温度下,聚合物分子链的运动单元不同,由于在材料聚集态转变温度处发生了运动单元的突变,从而使得水树生长速率加快.

关键词: 交联聚乙烯 , 水树 , 温度 , 聚合物 , 分子链

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 , 黄明

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

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