XLPE高压电缆绝缘老化状态评估研究

摘要

交联聚乙烯绝缘电缆在国内已有40多年的运行历史,国内外大量研究表明,交联聚乙烯电缆绝缘老化并不是单一应力作用的结果,而是电、热、环境等多种因素共同作用的结果。运行中的电缆绝缘的老化状况一直是电网单位关注的重点,但目前国内外对XLPE电缆绝缘老化的研究大多是未投入运行的新电缆,对已运行交联聚乙烯电缆绝缘老化机理及老化状态的研究还较少。不同老化程度XLPE电缆绝缘的介电及理化性能特征明显不同。因此,测量老化前后XLPE电缆绝缘的电气性能、理化性能的变化,研究电缆绝缘材料各项性能与其老化之间的对应关系,找出有效的XLPE电缆老化状态评估方法很有必要。　　本文的研究内容和取得成果如下:　　1、确立了XLPE电缆绝缘的老化状态与其电气及理化性能之间的相关性。XLPE电缆绝缘在电场、温度、机械及环境等的同时作用下其电气性能及理化性能会发生变化,其中温度和电场是造成XLPE电缆绝缘发生老化的最主要因素。通过对比不同老化程度的XLPE电缆绝缘的介电及理化性能等参数的测量,可以对其老化状态进行有效评估。　　2、研究了多种XLPE老化性能评估方法,包括宽频介电阻抗谱测试、傅里叶红外光谱(FTIR)测试、差示扫描量热(DSC)测试、机械性能测试以及耐压性能测试。采用上述方法对人工加速老化及实际运行不同年限的XLPE电缆试样进行了老化评估,结果证明了XLPE电缆绝缘的宽频介损频谱、氧化诱导期、羰基指数、断裂伸长率、耐压性能在表征电缆绝缘的老化状态方面有很好的一致性。当绝缘出现老化时,材料的介质损耗增大、氧化诱导期减小、羰基指数升高、断裂伸长率降低、耐压性能下降。　　3、XLPE电缆绝缘的宽频介损频谱(尤其是低频区)与其老化状态存在明显关联,该方法精度高,测试快,可以用来准确地表征其老化程度。缺点是只能反映电缆整体的老化程度,对局部树枝化的反映较差,且仪器价格昂贵,不易推广。测试XLPE电缆绝缘的氧化诱导期和羰基指数可以定性地评估其热氧老化程度，但对样品要求较高,测试步骤较复杂。测试XLPE电缆绝缘在恒定电场下的耐压时间比击穿电压能更好地反映其老化程度,该方法简单有效,适合工程应用,但需多次测量减小误差。

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第一章 绪论

1.1 概述

1.2 选题背景及意义

1.3 国内外研究现状

1.4 本文研究内容

第二章 试样制备与实验方法

2.1 老化试样制备

2.2 实验方法与设备

2.3 本章小结

第三章 实验结果及其分析

3.1 宽频介电阻抗谱法测试

3.2 差示扫描量热法测试

3.3 傅立叶红外光谱法测试

3.4 机械性能测试

3.5 耐压性能测试

3.6 实际运行电缆性能测试

3.7 理化性能影响因素分析

3.8 本章小结

第四章 结论与展望

4.1 结论

4.2 研究展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢