空间电荷特性在挤包绝缘交联聚乙烯高压直流电缆老化评估中的应用研究

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1、上海交通大学硕士学位论文空间电荷特性在挤包绝缘交联聚乙烯高压直流电缆老化评估中的应用研究硕士研究生：李淑琦学号：1120319098导师：尹毅教授企业导师：吴长顺教授级高工申请学位：全日制专业学位硕士学科：电气工程所在单位：电子信息与电气工程学院答辩日期：2015年1月授予学位单位：上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterAPPLICATIONOFSPACECHARGECHARACTERISTICSINAGEINGASSESSMENTOFEXTRUDEDHVDCXLPECABLESC

2、andidate：ShuqiLiStudentID:1120319098Supervisor：Prof.YiYinEnterpriseSupervisor：ChangshunWuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringSchoolofElectronicInformationandAffiliation：ElectricalEngineeringDateofDefence：January,2015Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoT

3、ongUniversity上海交通大学硕士学位论文空间电荷特性在挤包绝缘交联聚乙烯高压直流电缆老化评估中的应用研究摘要挤包绝缘交联聚乙烯高压直流电缆作为直流输电中的重要设备，其安全运行对输电网的稳定性至关重要，因此有必要对挤包绝缘交联聚乙烯高压直流电缆进行老化评估。本文对挤包绝缘交联聚乙烯高压直流电缆进行了型式试验和电缆切片热老化，通过对电缆绝缘材料的理化性能和空间电荷的综合测试分析，探讨基于空间电荷特性的挤包绝缘交联聚乙烯高压直流电缆的绝缘老化评估方法，为建立挤包绝缘交联聚乙烯高压直流电缆的全寿命管理平台提供理论和技术支持。理化测试结果表明，型式试验不会对电缆绝缘造成破坏，反而可能促进交联

4、聚乙烯材料的二次交联。100℃和125℃热老化0~336h过程以热交联为主，电缆绝缘的老化并不明显。140℃热老化0~144h热交联和热氧化反应均有所作用，但热交联反应占据主导地位。随着老化时间的增加，热降解占优、热氧化反应剧烈，电缆绝缘逐渐发生劣化。空间电荷研究表明，国产电缆绝缘的表面区域在高电场下容易积累大量异极性空间电荷，从而导致电场畸变因子过高。通过绝缘切片的实验室脱气处理研究发现，该现象主要与因电缆脱气技术不完善导致的绝缘内部交联副产物过多有关。在100℃~125℃温度区域热处理后，电缆绝缘内部的异极性空间电荷积累明显下降。因此可选择该温度区域对实际的挤包绝缘交联聚乙烯直流电缆进行

5、适当加热处理，促进电缆中交联副产物的脱气，以抑制异极性空间电荷积累，同时可有效改善挤包绝缘的结晶度，以提高挤包绝缘交联聚乙烯直流电缆的质量。但具体的加热温度和加热时间需要作进一步系统全面的研究。I上海交通大学硕士学位论文140℃热老化初期，异极性空间电荷积累快速消散，表明交联副产物的脱出更迅速，但老化后期部分电缆样品内部发生明显空间电荷积累，致使电场畸变率和平均单位体积空间电荷密度明显上升、阈值电场明显下降，表明电缆绝缘发生了严重的劣化现象。通过理化参数和空间电荷参数的相关性分析可知，短路平均单位体积空间电荷密度与其他各项参数的相关性较好，因此该参数可作为挤包绝缘交联聚乙烯高压直流电缆老化评

6、估的重要参数。另外，空间电荷测试与差示扫描量热测试之间存在着较强的相关性，因此空间电荷测试应用于挤包绝缘交联聚乙烯高压直流电缆的绝缘老化评估具有一定的可行性。关键词：挤包绝缘交联聚乙烯高压直流电缆，型式试验，热老化，空间电荷，相关性分析II上海交通大学硕士学位论文APPLICATIONOFSPACECHARGECHARACTERISITCSINCONDITIONASSESSMENTOFEXTRUDEDHVDCXLPECABLESABSTRACTAsoneofthekeyequipmentofHVDC(highvoltagedirectcurrent)transmission,thesafeo

7、perationofextrudedHVDCXLPE(cross-linkedpolyethylene)cablesisofgreatsignificancetothestabilityofHVDCtransmissionnetworks.Therefore,itisanecessitytostudytheagingassessmentofextrudedHVDCXLPEcables.Inthisthesis