交聯(lián)聚乙烯熱老化監(jiān)測及快速熱壽命評估.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展,電力設(shè)備及安全問題要求越來越高,對于核電站用絕緣電纜,由以往要求安全使用壽命40年提高到使用60年的發(fā)展目標。交聯(lián)聚乙烯,以其優(yōu)越的電性能,良好的熱穩(wěn)定性,優(yōu)異力學性能,耐溶劑等特點,是目前核電站中使用最廣泛的一種絕緣電纜。因此,有必要了解和研究交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的安全運行和使用問題。
　　老化被認為是導(dǎo)致交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜提前失效的一個主要原因,雖然老化是多因素造成的結(jié)果比如熱、輻射、水、光照、機械等,但

2、熱老化是一個非常重要的因素并且不容忽視。尤其是熱氧老化會造成不可逆轉(zhuǎn)的劣化,在一定溫度應(yīng)力下,交聯(lián)聚乙烯電纜運行一段時間后就會發(fā)生化學結(jié)構(gòu)變化,比如產(chǎn)生小分子鏈段和含氧基團,從而會影響其電性能、結(jié)晶性能、物理強度等并縮短其使用壽命。
　　目前,國內(nèi)外雖然已經(jīng)針對交聯(lián)聚乙烯熱老化進行了大量的實驗和工作研究,但仍然存在三個問題:第一是老化機理;第二是有效的壽命評估和老化狀態(tài)檢測參數(shù);第三是有效的快速熱壽命評估方法。本課題針對這三個問題

3、,設(shè)計了在UL標準下,高溫150℃,大換氣量的交聯(lián)聚乙烯熱老化試驗,老化試驗周期為7天(168h),試驗時間長達70天,最終到了包括未老化交聯(lián)聚乙烯在內(nèi)的11個不同老化周期試驗樣品。
　　在本文第一部分,主要研究了交聯(lián)聚乙烯高溫熱老化機理和探索了有效的壽命評估和熱老化狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)。具體方法是利用多種表征手段:反射紅外光譜、溶脹實驗、SEM掃描電鏡、差示掃描量熱儀、拉伸測試、極化指數(shù)測試、寬頻介電譜、工頻介電測試及介電擊穿等9種測試

4、手段,不僅得到了交聯(lián)聚乙烯高溫熱老化機理,而且得到了16個有效評估壽命和熱老化狀態(tài)參數(shù)。
　　在本文第二部分,主要研究了交聯(lián)聚乙烯TG法快速熱壽命評估。該部分與第一部分可以獨立進行,通過氮氣和空氣兩種氛圍,研究初始和老化交聯(lián)聚乙烯的熱降解過程,不僅可以得到交聯(lián)聚乙烯的老化機理,并且提出高溫熱老化交聯(lián)聚乙烯壽命終止時在空氣氛圍中第一階段(5％)的熱降解行為可以等效于實際運行中的老化過程,即此時活化能等效于實際老化中活化能,利用阿倫尼