交联聚乙烯电力电缆电树枝化的影响因素及机理研究

论文摘要

随着交联聚乙烯电力电缆在电力系统中的广泛应用,其电树枝老化成为了电力电缆长期安全运行的瓶颈,迫切需要研究电树枝老化规律和机理。随着绝缘材料的物化性能测量技术的进步,为研究电树枝老化机理提供了更加有效的方法。通过研究电缆电树枝化的引发和生长过程,最终为找到电树枝化的防止或抑止措施提供帮助,有着重要的学术和实际意义。本文首先通过一个短电缆试验系统,通过施加针尖缺陷,考察了不同电压、不同环境温度、不同聚集态参数对电树枝的引发和生长过程的影响,并对比了针板电极下材料块电树枝的形态参数,结果表明所设计的短电缆试验系统能够满足交联聚乙烯电缆电树枝老化研究的要求。电压的大小、加压方式和环境温度的变化都会给树枝化过程带来影响,并对这些因素的作用机理进行了分析。交联聚乙烯材料在高压电场中合适的条件下会形成一个劣化区域,这会给电树枝的引发过程带来影响。另外,交联聚乙烯在生产和运行遭受高温过程时,材料的聚集态结构也会发生变化,其对电树枝化过程也会带来影响。通过对劣化区域和热老化后的试样进行差示扫描量热分析,得到了熔点、熔融焓、玻璃化转变温度、结晶度等聚集态特性。结合交联聚乙烯材料聚集态的变化,对电树枝的引发和生长机理进行了研究。试验结果表明,劣化区域对电树枝的起始起到了一定的抑止作用,这与交联聚乙烯聚集态结构的改变有关,这可能为实际电缆提高耐压性能提供帮助。差示扫描量热分析结果表明,随着老化温度的升高,交联聚乙烯的玻璃化转变温度、熔点基本持下降的趋势,其结晶度的变化在其熔点温度上下表现出不同的趋势。分析了热老化后对电树枝引发和生长过程的影响,通过分析其影响机理,为找到更好的交联聚乙烯电缆生产工艺提供帮助。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 交联聚乙烯电缆电树枝老化研究的意义
• 1.2 交联聚乙烯电缆电树枝老化的研究现状
• 1.2.1 交联聚乙烯电树枝老化机理
• 1.2.2 交联聚乙烯电缆电树枝生长模型
• 1.3 研究的难点
• 1.4 本文的主要内容
• 1.5 小结
• 2 交联聚乙烯电缆电树枝化试验
• 2.1 电树枝化试验系统
• 2.1.1 电极系统
• 2.1.2 试验线路
• 2.1.3 观测系统
• 2.2 电压对电树枝化的影响试验
• 2.3 环境温度对电树枝化的影响试验
• 2.4 小结
• 3 交联聚乙烯电缆材料聚集态研究试验
• 3.1 交联聚乙烯材料聚集态研究方法
• 3.1.1 差示扫描量热分析（DSC）
• 3.1.2 红外光谱分析
• 3.2 交联聚乙烯劣化区域差示扫描量热试验
• 3.2.1 试样制备
• 3.2.2 试验结果
• 3.3 交联聚乙烯材料热稳定性试验
• 3.3.1 试样制备
• 3.3.2 试验结果
• 3.4 小结
• 4 交联聚乙烯电缆电树枝引发机理研究
• 4.1 交联聚乙烯材料的物理、化学性质
• 4.2 电压对电树枝引发的影响及机理
• 4.3 环境温度对电树枝引发的影响及机理
• 4.4 材料劣化区域对电树枝引发的影响及机理
• 4.5 材料热稳定性对电树枝引发的影响及机理
• 4.5.1 热老化后材料聚集态的变化
• 4.5.2 热老化对电树枝引发的影响及机理
• 4.6 小结
• 5 交联聚乙烯电树枝生长机理研究
• 5.1 电压对电树枝生长的影响及机理
• 5.2 环境温度对电树枝生长的影响及机理
• 5.3 热老化对电树枝生长的影响及机理
• 5.3.1 聚集态结构分析
• 5.3.2 生长机理分析
• 5.4 交联聚乙烯电缆电树枝老化时间
• 5.5 小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录：A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录