XLPE电缆老化状况对绝缘层微观结构的影响

对两条退役110 kV XLPE电缆和一条备用电缆进行试验,利用电声脉冲法(PEA)和X射线衍射技术(XRD)研究了老化状况对XLPE电缆绝缘层微观结构的影响.结果表明:电缆的老化会造成绝缘晶体尺寸减小,结晶度降低,因此其捕获空间电荷的能力增强;老化过程始于电缆最外层,而长时间的老化作用对绝缘中间层的影响更大,中间层可能是击穿的薄弱环节;XLPE电缆绝缘老化使绝缘微观结构从"中间高两端低"转变为"均匀化".     

液氮环境下电老化对聚丙烯层压纸交流击穿及陷阱分布特性的影响

为了研究高温超导电缆绝缘材料聚丙烯层压纸(PPLP)在实际服役过程中的老化规律及机理,对PPLP绝缘材料进行了不同程度的电老化,通过交流击穿及等温表面电位衰减研究了电老化对PPLP绝缘材料击穿特性及陷阱分布特性的影响,并结合红外光谱、显微形貌观测和热重实验分析其老化机理。实验结果表明:随着电老化程度的增大,PPLP绝缘材料的交流击穿场强由113.3kV/mm降低至92.3kV/mm,浅陷阱密度逐渐增大,深陷阱密度逐渐减小;PPLP外层绝缘纸结构趋于松散,部分纤维素断裂,表面出现大量孔隙,绝缘纸内部氢键及糖苷键对应的红外吸收峰强度降低;同时,绝缘纸的最快热失重温度降低,而中层聚丙烯的热失重过程未发生明显变化,说明在老化过程中PPLP绝缘性能下降的主要原因在于外层绝缘纸的劣化。分析认为:纤维素分子主链上的糖苷键以及分子间的氢键在高能电子的撞击下发生断裂,分子间作用力减弱,结构致密性降低;绝缘纸内部自由体积增大,纤维素分子链段对电荷的束缚能力减弱,电荷更容易在分子链间进行迁移,进而导致PPLP绝缘深陷阱密度和交流击穿场强降低。     

绝缘试样老化过程中超宽频带放电信号的分形分析

在超宽频带局部放电研究中,局部放电特征峰的大小、位置和老化时间之间的变化规律,一直是研究工作中的一个重点.在应用小波分析技术提取超宽频带局部放电各频段信号的基础上,提出了采用分形分析技术对局部放电信号各频段信号进行分维数的计算,用分维数来量化分析超宽频带局部放电的频谱特性.应用该方法,对绝缘试样老化过程中特征峰的变化规律进行了量化分析,发现了一些典型特征频段,为根据局部放电特性进行的电力设备绝缘诊断奠定了技术基础.     

基于tan δ积分值的乙丙橡胶绝缘电缆含水量评估

应用介质损耗角正切值(tan δ)的积分值来评估乙丙橡胶绝缘电缆在老化过程中的含水量和多因素老化寿命方程.参照国际标准实验方法制备绝缘材料试样,设计了浸水老化和浸水加速热老化实验.利用称重法测量试样的含水量,同时测量试样的介质损耗角正切值曲线.结果表明:在1×10-2～1Hz的介电频谱积分值能有效地表征含水量的变化趋势.对比浸水加速热老化的测量曲线,推导出了积分值的绝缘材料的寿命老化模型及多因素之间的影响函数.发现在1×10-2～1Hz tan δ曲线积分与含水量之间存在单调性关系,因此可以利用tan δ曲线积分值测定含水量.     

厂拌热再生混合料回收沥青老化特性对新沥青诱导老化的研究

为探究厂拌热再生沥青混合料中新旧沥青的老化进程及老化机理,模拟再生混合料的拌和与使用过程,首先测试了基质沥青、回收沥青以及新旧沥青三种试样依次经历旋转薄膜烘箱老化试验RTFOT和加速加压老化试验PAV之后各自的动力粘度与路用性能,对比分析了热再生中新旧沥青在老化过程中的宏观性能衰减规律,进而采用红外光谱和差示量热分析扫描等微观测试手段探明了新旧沥青的老化进程与老化机理。测试结果表明,先后经历RTFOT老化和PAV老化之后,回收沥青的粘度上升最显著,低温性能下降也十分迅速,但新旧沥青的动力粘度与低温性能变化幅度均远远高于基质沥青,证明其老化速率较基质沥青快;新旧沥青在经历RTFOT老化和PAV老化过程中,除新沥青和回收沥青各自独立的老化外,还存在一种介于二者之间的化学作用,即回收沥青中某些活性基团对新沥青的老化进程具有较明显的促进作用,称之为“诱导老化”,这种诱导老化通过改变基质沥青的老化进程而改变其老化机理。     

直流电老化低密度聚乙烯的空间电荷陷阱特征

高压直流电缆绝缘材料的老化与空间电荷有密切关系,探索一种能够表征材料老化程度的空间电荷特征参量显得尤为重要。笔者以低密度聚乙烯(LDPE)材料为例,使用电声脉冲法(PEA)研究了直流电老化程度对空间电荷陷阱特征的影响,提出一种离散分布的空间电荷陷阱模型,并基于此模型计算出陷阱特征参数(陷阱深度和陷阱密度)。结果表明随着直流电老化程度的增大,样品内较浅陷阱转化为较深陷阱,并得到老化程度与陷阱深度、陷阱密度的关系,为聚合物材料老化诊断提供参考。     

硬质聚氯乙烯的热老化性能研究

采用力学性能测试、扫描电镜、红外光谱(FT-IR)等方法研究了硬质聚氯乙烯的热老化性能. 结果表明:随着热老化时间的增加, 试样表面颜色逐渐变深, 其拉伸强度变化不大, 断裂伸长率呈先快速后平缓下降.     

用陷阱参数作为聚合物电老化特性参数的试验研究

本文以高分子聚丙烯薄膜材料为试样,在真空与均匀电场中进行加速电老化试验。试验结果表明,试样的老化场强与老化时间呈指数关系。在电老化过程中,用红外光谱分析了试样的内在化学结构变化,用电子顺磁共振测量了老化生成的自由基,用光电导谱和表面电位的测量技术测量了陷阱深度与陷阱密度的变化。试样在电老化过程中,短分子链随时间而增加,陷阱的深度与密度也随时间而增长,都与电老化寿命的经验公式有类似的形式。通过讨论电老化的化学过程,提出陷阱参数可以作为表征材料电老化特性的新参数。本文的结论将为建立新的电老化理论提供了试验依据,并为非损伤性电老化试验创造了前景。     

核磁共振原理的交联聚乙烯电缆热老化行为分析

在实际运行过程中,交联聚乙烯电缆(XLPE)在高温的长期作用下,会发生不可逆的破坏,使用寿命缩短。研究从材料学的角度,利用核磁共振分析仪研究XLPE的热老化行为,发现了能表征XLPE热老化规律的特征量—纵向弛豫时间和波峰面积。实验结果表明,波峰面积随老化温度和老化时间增大而减小,且波峰面积与老化时间呈近似线性规律;纵向弛豫时间也随热老化程度增大而下降。此方法为准确监测电缆老化情况提供了重要的应用价值。     

浅议高压交联聚乙烯电缆绝缘老化与局部放电检测技术的试探

文章主要阐述了国内外高压交联聚乙烯(XLPE)电缆系统在运行中绝缘老化的统计情况和主要实例,对局部放电检测绝缘老化技术方法作了试验探讨。     

基于热分析质谱联用技术的沥青老化机理研究

利用热分析质谱联用技术研究不同老化状态的沥青微观组成、结构与宏观路用性能之间的联系。首先制备沥青结合料短期老化和长期老化试样,然后采用热重-差热分析-质谱联用技术,分析不同老化状态沥青的热性质及逸出物质结构。研究结果表明:基质沥青、短期老化和长期老化的沥青试样分解过程的温度范围及峰值对应温度基本一致;低于300℃的温度范围内,试样老化程度对热重损失速率影响较小;沥青高温分解阶段,长期老化质量损失速率最低,基质沥青最高,短期老化试样居中;3种老化状态的沥青试样热分解产物主要有CO、H2O、CH4、CO2,该产物主要来源于沥青中大分子烷烃的高温分解和碳元素氧化;热重曲线残留质量比与沥青复数模量有较好的联系,随着沥青老化程度增大,TG曲线上残留质量比逐渐增加,在宏观上表现为复数模量增大。     

配电电缆绝缘劣化的极化去极化电流特性仿真

为实现对6 kV交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘状态的可靠检测,基于德拜扩展模型建立了整体受潮、局部受潮、绝缘老化、含水树枝电缆的仿真模型,采用极化-去极化电流法(polarization-depolarization current,PDC)对电缆绝缘状态进行诊断,研究电缆在不同绝缘状态下PDC特性变化规律。结果表明:电缆受潮较严重时,电压电流呈现明显的非线性关系,绝缘电阻下降速率更快;水树枝程度越深,极化去极化电流初始值越大,电缆绝缘性能越差。     

电缆热老化寿命的预测研究

利用热分析技术,对电缆绝缘材料的热老化寿命进行了研究,得到了电缆绝缘材料的热老化寿命的计算公式。在不同载流量下,对电缆绝缘材料热老化寿命进行了比较,给出了电缆热老化寿命与载流量的函数关系,为电流致热型电缆火灾的防治提供了基础数据。     

硬脂酸镧对LLDPE热老化行为的影响

通过力学性能测试以及DSC、广角X-射线衍射和FTIR等手段，对添加了硬脂酸镧和抗氧剂1010的LLDPE进行比较，研究了硬脂酸镧对LLDPE热老化行为的影响。LLDPE的结晶度随热老化时间增加而进高，相对于含抗氧剂1010的体系，不含抗氧剂1010体系的结晶度提高幅度较大。硬脂酸镧虽可提高LLDPE在热氧分解高温阶段的稳定性，但并未改变LLDPE的热老化机理，在不含抗氧剂1010的纯LLDPE和硬脂酸镧填充的LLDPE体系，LLDPE在热老化过程中出现了相同的断链、支化和氧化反应，从而导致LLDPE力学性能下降。     

高含量SBS改性沥青老化性能及老化机理

为探究老化对高含量苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(Styrene-butadiene-styrene, SBS)改性沥青性能(高粘沥青)的影响,通过室内试验模拟高粘沥青短期、长期老化,通过针入度、软化点、延度试验,流变试验,傅里叶红外光谱试验以及原子力显微镜试验测试老化沥青的物理性能、流变性能以及沥青组分。试验结果表明：随着老化程度的增加,高粘沥青25℃针入度、15℃延度减小,软化点、复数模量、蠕变速率增大,恢复率R先减小后增大,不可恢复蠕变Jnr与相位角则反之;高粘沥青前期老化以SBS降解为主,后期以沥青的热氧老化为主;老化过程中,高粘沥青发生化学反应产生羰基、亚砜基等含氧官能团,微观形貌中“蜂”形结构数量降低,单个面积增大;高粘沥青老化过程中,短期老化对其性能影响较小,长期老化则反之。     

聚烯烃化合物电老化中的电子动力学机理

应用一级陷阱和复合方程、聚合物裂解反应,在聚合物电老化过程中推导了单体和自由基产生率的表达式;假定单体和自由基达到一定浓度作为击穿的临界条件,导出了聚烯烃化合物电老化的寿命公式,给现有的电老化经验公式赋于了物理化学意义;进一步发展了聚合物击穿的陷阱理论.文中以聚丙稀薄膜为试样,在真空中加速电老化,采用红外光谱分析和电子顺磁共振仪,研究了击穿场强、化学结构变化与电老化时间的关系,验证了上列的理论推导.     

电力变压器老化的判据与测试方法探析

变压器绝缘系统主要由绝缘纸和绝缘油组成。在运行过程中,受温度、电场、水分、氧气等因素的影响,油纸绝缘系统会逐渐老化,电气及机械性能会逐渐降低。通过滤油、换油等技术措施,可以显著改善老化绝缘油的理化及电气特性,但固体绝缘材料的老化具有不可逆转的特性,老化后,其机械和电气强度都是不能恢复的。因此,变压器的寿命主要取决于固体绝缘材料的寿命。     

紫外线对玻璃纤维增强复合材料力学性能的老化研究

采用扫描电镜(SEM)、差式扫描量热仪和力学测试方法,研究了紫外线对玻璃纤维增强复合材料力学性能的影响.研究表明,随着紫外线辐射时间的延长,试样的拉伸强度和冲击载荷峰值总体上呈先上升后下降趋势,但冲击性能对紫外线的敏感程度要远低于拉伸性能.通过试样的Tg变化可以证明,短期紫外线辐射会引起试样的后固化,造成Tg及力学性能的上升;而长时间的光老化降解作用会导致大分子链断裂,造成Tg和力学性能的下降.     

基于热重法的纸张热老化特性分析及其评价模型

对纸张进行人工加速热老化,利用热重分析法(TG)对纸张热解过程进行分析,探讨了纸张在老化过程中的热失重特性.结果表明,纸张热解失重过程可分为纸张失水和纤维素热裂解失重两个阶段.TG动力学分析表明:未老化纸张的活化能最小,随着老化程度的加剧,活化能先增大后减小;随老化时间的延长和老化温度的升高,纸张的热稳定性变差,纸张热解转化率达0.5时的温度(θ0.5)逐步下降,纸张老化前后的θ0.5差值(Δθ0.5)逐步变大;纸张聚合度相对值(DP/DP0)与Δθ0.5存在指数量化关系,因此Δθ0.5可作为衡量纸张老化程度的一个参量.利用TG建立了一个快速量化评价纸张老化的模型,检验结果显示所得模型与实验数据吻合很好,模型具有较好的预测性.     

三元乙丙橡胶紫外老化表观行为及纳米防老化剂作用机制

基于荧光紫外加速老化实验,追踪三元乙丙橡胶的老化过程,研究添加纳米防老化剂对材料表观老化行为和抗老化能力的影响,并利用傅里叶红外光谱和紫外吸收光谱分析纳米防老化剂的作用机制.随着老化时间的延长,试样表面粗糙度增加,色差和失光率变大,羰基指数上升,紫外吸收率下降.傅里叶红外光谱分析显示,表面二氧化硅膜包覆抑制了纳米二氧化钛的光催化作用,延缓了三元乙丙橡胶的老化进程.添加纳米防老化剂后,试样表面孔洞密度减少,色差和失光率分别降低0.97和22.29%,羰基指数下降0.06,紫外光吸收率升高3.92%,三元乙丙橡胶的抗紫外老化能力提高.