高壓直流電纜絕緣老化對空間電荷特性的影響及其電樹枝特性研究.pdf

1、隨著直流輸電技術(shù)的不斷發(fā)展，高壓直流電纜的應(yīng)用也越來越廣泛，我國已建成并投運數(shù)條高壓直流交聯(lián)聚乙烯電纜輸電線路。直流電纜絕緣材料老化會對電纜內(nèi)部空間電荷分布特性造成影響，威脅直流電纜安全運行。同時，隨著直流電纜運行電壓的不斷提高以及電網(wǎng)諧波問題的不斷突出，直流電壓以及直流疊加諧波電壓下的電樹枝問題已不容忽視。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對160kV直流電纜絕緣切片進行了熱老化、電老化和電熱老化試驗研究，并利用電聲脈沖法測試了老化前

2、后試樣20kV/mm下的空間電荷分布特性，分析了老化對試樣平均空間電荷密度、陷阱特性等參數(shù)的影響。研究表明熱老化前期試樣會由于脫氣及后交聯(lián)反應(yīng)導致其陷阱深度和密度有所降低，內(nèi)部空間電荷密度減小。高溫熱老化會嚴重破壞試樣內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)，導致其陷阱深度和密度均大大增加，空間電荷密度也遠大于未老化試樣;直流電老化對試樣空間電荷分布特性的影響較小;電熱老化試樣的老化程度比電老化和熱老化試樣嚴重的多，出現(xiàn)了較嚴重的空間電荷注入和遷移現(xiàn)象，陷阱密度和

3、深度均有較大增加。⑵測試分析了老化前后試樣的傅里葉紅外光譜和差示掃描熱特性，分析了老化對直流電纜材料理化特性的影響。90℃熱老化前期，試樣的結(jié)晶度隨老化時間的增加不斷增大，表明試樣在90℃時發(fā)生了后交聯(lián)反應(yīng)，在此期間試樣的紅外光譜特性未發(fā)生明顯變化;高溫熱老化試樣的結(jié)晶度大大降低，紅外光譜出現(xiàn)了明顯的羰基吸收峰;電老化和電熱老化試樣的紅外光譜特性均未發(fā)生明顯變化;電老化試樣結(jié)晶度變化不明顯，而電熱老化試樣結(jié)晶度隨老化時間的增大迅速減小。

4、⑶研究了老化對直流電纜材料直流耐壓特性的影響，90℃熱老化前期試樣的直流擊穿場強有所增大，而老化后期直流耐壓能力開始下降;135℃熱老化試樣的直流擊穿場強大大降低;電熱老化試樣的直流擊穿場強隨著老化時間的增加降低較多，而電老化試樣的直流耐壓特性變化不大。⑷研究了直流接地電樹枝引發(fā)及生長特性，并結(jié)合空間電荷理論進行了分析。直流預(yù)壓時間對直流接地電樹枝的引發(fā)率影響較小，但其具有明顯的極性效應(yīng)，負極性直流接地電樹枝的引發(fā)電壓遠低于正極性;同時

5、，負極性下的電樹枝平均引發(fā)長度大于正極性。重復(fù)直流接地電樹枝情況下，剛開始負極性直流接地電樹枝比正極性生長的快，之后隨著負極性下電樹枝的分枝增多，生長速度減慢，并被正極性接地電樹枝超越。直流電壓下電樹枝生長速度非常緩慢，電樹枝生長集中在升壓過程以及加壓之后的一段時間內(nèi);正極性直流電樹枝的生長速度明顯快于負極性直流電樹枝。研究結(jié)果表明空間電荷注入和積累特性對直流電樹枝的引發(fā)和生長特性具有顯著影響。⑸搭建了一套由直流電源和交流電源組成的電樹