發(fā)布時間：2021-06-09 04:26

　　為了揭示直流電場下交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電力電纜中水樹生長特性與直流電場極性的關(guān)系,進(jìn)行了XLPE樣本正/負(fù)極性直流電場下加速水樹老化實驗,分析了不同極性直流電場下XLPE/溶液界面結(jié)構(gòu)對離子、水分向XLPE材料中遷移過程的影響,并進(jìn)行了不同極性直流電場下水樹區(qū)域的仿真分析,提出了直流電場極性影響水樹生長特性的一種可能解釋。研究結(jié)果表明:水樹在負(fù)極性直流電場下比正極性直流電場下更長、老化更嚴(yán)重;在負(fù)極性直流電場下由于遷移至XLPE樣本表面的氯離子存在特性吸附現(xiàn)象,界面結(jié)構(gòu)中沒有水偶極層阻礙氯離子進(jìn)入XLPE材料中,所以遷移進(jìn)入XLPE材料的離子、水分含量比正極性直流電場下更大;負(fù)極性直流電場下水樹區(qū)域中有較多的離子、水分,使水樹前端電場強(qiáng)度更大,有利于水樹生長。因此基于XLPE/溶液界面結(jié)構(gòu)的雙電層理論分析,水樹生長存在負(fù)極性直流電場下比正極性直流電場下長度更長、老化更為嚴(yán)重的現(xiàn)象。 

【文章來源】：高電壓技術(shù). 2017,43(11)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

XLPE樣本示意圖

LPE樣本水樹老化區(qū)域浸泡在老化溶液中，針孔缺陷內(nèi)充滿溶液形成水針電極，作為水樹生長的起點。XLPE樣本下表面經(jīng)下銅電極接地。為了研究直流電場極性對水樹生長的影響，將頻率為400Hz、有效值為6kV的正弦交流電壓經(jīng)全波整流后分別得到正極性直流電壓和負(fù)極性直流電壓，并施加在上銅電極上。前期研究水樹與直流電場極性的關(guān)系時采用了氯化鈉溶液[12-14]，為進(jìn)一步研究直流電場極性對水樹生長的影響，采用氯化鉀溶液（濃度為1.7mol/L）進(jìn)行老化。故水樹老化圖1XLPE樣本示意圖Fig.1SchematicdiagramofXLPEsample圖2加速水樹老化實驗裝置Fig.2Acceleratedwatertreeagingexperimentalsetup

崩匣?筧芤旱緄悸氏陸凳本捅硎糾匣???中有離子從溶液進(jìn)入到XLPE樣本中。2結(jié)果與分析2.1不同極性直流電場下的水樹特征水樹老化結(jié)束后，將水樹切片在溫度為90℃的亞甲基藍(lán)溶液中染色60min時間（在101.325kPa大氣壓下），使水樹區(qū)域充分染色。使用的亞甲基藍(lán)溶液配比相同、顏色深度一致，由于亞甲基藍(lán)溶液能夠在水樹區(qū)域聚集，因此染色后的水樹形態(tài)及顏色深淺是對水樹結(jié)構(gòu)的直接反映。之后用光學(xué)顯微鏡觀察染色后水樹形態(tài)，并測量水樹切片中從針尖到針尖前方水樹區(qū)域前端的最大長度作為水樹長度。染色后水樹形態(tài)如圖3所示，左側(cè)為低倍鏡下形態(tài)，右側(cè)為高倍鏡下形態(tài)。在低倍鏡下看到水樹從針孔處引發(fā)，呈放射狀向前方生長，在針孔前方形成半球形的水樹區(qū)域。負(fù)極性直流電場下水樹區(qū)域明顯比周圍未染色的XLPE材料的顏色深，水樹枝明顯，在高倍鏡下可以觀察到大量水樹微孔（寬度約為2μm）。正極性直流電場下水樹區(qū)域的染色比負(fù)極性直流電場下略淺，水樹形態(tài)模糊，在高倍鏡下可以觀察到少量微孔（寬度約為1~2μm），如圖3(b)右圖中圓圈處所示。為了進(jìn)一步研究不同極性直流電場下水樹的生長特性，按圖3所示方法對不同極性直流電場下水樹切片測量水樹長度，并統(tǒng)計樣本中水樹長度，如圖4所示。由圖4可知：負(fù)極性直流電場下水樹平均長度為412.63μm；正極性直流電場下水樹平均長度為247.91μm，前者是后者的1.66倍。圖3直流電場下老化后樣本中的水樹形態(tài)Fig.3MicroscopeobservationofwatertreesinsamplesagedunderDCelectricfield圖4樣本中水樹長度統(tǒng)計Fig.4Lengthstatisticsofwatertreesinsamples

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]亞洲電網(wǎng)互聯(lián)模式探討[J]. 周勤勇.  電網(wǎng)技術(shù). 2017(05)
[2]高壓直流交聯(lián)聚乙烯電纜應(yīng)用與研究進(jìn)展[J]. 杜伯學(xué),李忠磊,楊卓然,李進(jìn).  高電壓技術(shù). 2017(02)
[3]中高壓XLPE電纜故障種類及機(jī)理辨析[J]. 馬欽國,李復(fù)明,薛曉軍,喬文瑋,李高峰,鄭曉泉.  電線電纜. 2017(01)
[4]由異常水樹形態(tài)洞察力學(xué)取向?qū)λ畼渖L的影響[J]. 周凱,李康樂,楊明亮,黃明,何郁嵩,陶文彪.  中國電機(jī)工程學(xué)報. 2016(19)
[5]電力電纜資產(chǎn)的狀態(tài)評估與運(yùn)維決策綜述[J]. 周承科,李明貞,王航,周文俊,鮑玉川,唐澤洋.  高電壓技術(shù). 2016(08)
[6]熱處理對聚乙烯水樹枝老化特性的影響[J]. 王金鋒,鄭曉泉.  絕緣材料. 2016(06)
[7]一種新型的高壓直流輸電系統(tǒng)直流側(cè)諧波電壓測量方法[J]. 黃銀龍,樂健,毛濤,汪妮.  電工技術(shù)學(xué)報. 2015(22)
[8]電力電纜技術(shù)綜述（英文）[J]. Harry Orton.  高電壓技術(shù). 2015(04)
[9]單一極性直流電壓下交聯(lián)聚乙烯電力電纜水樹生長特性[J]. 周凱,楊明亮,陶文彪,楊滴,黃明.  高電壓技術(shù). 2015(04)
[10]高壓/超高壓電力電纜關(guān)鍵技術(shù)分析及展望[J]. 周遠(yuǎn)翔,趙健康,劉睿,陳錚錚,張云霄.  高電壓技術(shù). 2014(09)



本文編號：3219925