空間電荷特性在擠包絕緣交聯(lián)聚乙烯高壓直流電纜老化評(píng)估中的應(yīng)用研究.pdf

1、擠包絕緣交聯(lián)聚乙烯高壓直流電纜作為直流輸電中的重要設(shè)備，其安全運(yùn)行對(duì)輸電網(wǎng)的穩(wěn)定性至關(guān)重要，因此有必要對(duì)擠包絕緣交聯(lián)聚乙烯高壓直流電纜進(jìn)行老化評(píng)估。本文對(duì)擠包絕緣交聯(lián)聚乙烯高壓直流電纜進(jìn)行了型式試驗(yàn)和電纜切片熱老化，通過(guò)對(duì)電纜絕緣材料的理化性能和空間電荷的綜合測(cè)試分析，探討基于空間電荷特性的擠包絕緣交聯(lián)聚乙烯高壓直流電纜的絕緣老化評(píng)估方法，為建立擠包絕緣交聯(lián)聚乙烯高壓直流電纜的全壽命管理平臺(tái)提供理論和技術(shù)支持。
　　本研究主要內(nèi)容

2、包括：⑴理化測(cè)試結(jié)果表明，型式試驗(yàn)不會(huì)對(duì)電纜絕緣造成破壞，反而可能促進(jìn)交聯(lián)聚乙烯材料的二次交聯(lián)。100℃和125℃熱老化0~336h過(guò)程以熱交聯(lián)為主，電纜絕緣的老化并不明顯。140℃熱老化0~144h熱交聯(lián)和熱氧化反應(yīng)均有所作用，但熱交聯(lián)反應(yīng)占據(jù)主導(dǎo)地位。隨著老化時(shí)間的增加，熱降解占優(yōu)、熱氧化反應(yīng)劇烈，電纜絕緣逐漸發(fā)生劣化。⑵空間電荷研究表明，國(guó)產(chǎn)電纜絕緣的表面區(qū)域在高電場(chǎng)下容易積累大量異極性空間電荷，從而導(dǎo)致電場(chǎng)畸變因子過(guò)高。通過(guò)絕緣

3、切片的實(shí)驗(yàn)室脫氣處理研究發(fā)現(xiàn)，該現(xiàn)象主要與因電纜脫氣技術(shù)不完善導(dǎo)致的絕緣內(nèi)部交聯(lián)副產(chǎn)物過(guò)多有關(guān)。在100℃~125℃溫度區(qū)域熱處理后，電纜絕緣內(nèi)部的異極性空間電荷積累明顯下降。因此可選擇該溫度區(qū)域?qū)?shí)際的擠包絕緣交聯(lián)聚乙烯直流電纜進(jìn)行適當(dāng)加熱處理，促進(jìn)電纜中交聯(lián)副產(chǎn)物的脫氣，以抑制異極性空間電荷積累，同時(shí)可有效改善擠包絕緣的結(jié)晶度，以提高擠包絕緣交聯(lián)聚乙烯直流電纜的質(zhì)量。但具體的加熱溫度和加熱時(shí)間需要作進(jìn)一步系統(tǒng)全面的研究。140℃熱老

4、化初期，異極性空間電荷積累快速消散，表明交聯(lián)副產(chǎn)物的脫出更迅速，但老化后期部分電纜樣品內(nèi)部發(fā)生明顯空間電荷積累，致使電場(chǎng)畸變率和平均單位體積空間電荷密度明顯上升、閾值電場(chǎng)明顯下降，表明電纜絕緣發(fā)生了嚴(yán)重的劣化現(xiàn)象。⑶通過(guò)理化參數(shù)和空間電荷參數(shù)的相關(guān)性分析可知，短路平均單位體積空間電荷密度與其他各項(xiàng)參數(shù)的相關(guān)性較好，因此該參數(shù)可作為擠包絕緣交聯(lián)聚乙烯高壓直流電纜老化評(píng)估的重要參數(shù)。另外，空間電荷測(cè)試與差示掃描量熱測(cè)試之間存在著較強(qiáng)的相關(guān)性