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估中的應用研究.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備，其安全運行對輸電網的穩(wěn)定性至關重要，因此有必要對擠包絕緣交聯(lián)聚乙烯高壓直流電纜進行老化評估。本文對擠包絕緣交聯(lián)聚乙烯高壓直流電纜進行了型式試驗和電纜切片熱老化，通過對電纜絕緣材料的理化性能和空間電荷的綜合測試分析，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提供理論和技術支持。
　　本研究主要內容

2、包括：⑴理化測試結果表明，型式試驗不會對電纜絕緣造成破壞，反而可能促進交聯(lián)聚乙烯材料的二次交聯(lián)。100℃和125℃熱老化0~336h過程以熱交聯(lián)為主，電纜絕緣的老化并不明顯。140℃熱老化0~144h熱交聯(lián)和熱氧化反應均有所作用，但熱交聯(lián)反應占據主導地位。隨著老化時間的增加，熱降解占優(yōu)、熱氧化反應劇烈，電纜絕緣逐漸發(fā)生劣化。⑵空間電荷研究表明，國產電纜絕緣的表面區(qū)域在高電場下容易積累大量異極性空間電荷，從而導致電場畸變因子過高。通過絕緣

3、切片的實驗室脫氣處理研究發(fā)現(xiàn)，該現(xiàn)象主要與因電纜脫氣技術不完善導致的絕緣內部交聯(lián)副產物過多有關。在100℃~125℃溫度區(qū)域熱處理后，電纜絕緣內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)域對實際的擠包絕緣交聯(lián)聚乙烯直流電纜進行適當加熱處理，促進電纜中交聯(lián)副產物的脫氣，以抑制異極性空間電荷積累，同時可有效改善擠包絕緣的結晶度，以提高擠包絕緣交聯(lián)聚乙烯直流電纜的質量。但具體的加熱溫度和加熱時間需要作進一步系統(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)副產物的脫出更迅速，但老化后期部分電纜樣品內部發(fā)生明顯空間電荷積累，致使電場畸變率和平均單位體積空間電荷密度明顯上升、閾值電場明顯下降，表明電纜絕緣發(fā)生了嚴重的劣化現(xiàn)象。⑶通過理化參數(shù)和空間電荷參數(shù)的相關性分析可知，短路平均單位體積空間電荷密度與其他各項參數(shù)的相關性較好，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估的重要參數(shù)。另外，空間電荷測試與差示掃描量熱測試之間存在著較強的相關性