在實際操作中，電纜的絕緣受到電氣，熱，機械，環(huán)境和其他限制的影響。了研究微觀特征和交聯(lián)聚乙烯電纜（XLPE）110個千伏電熱重分析然后脈沖被用來分析內(nèi)部的110kV XLPE電纜的不同的絕緣層的老化機制，中間和外部操作23，14和20年。緣層老化的條件?？臻g電荷，分子化學(xué)結(jié)合和絕緣層的物理結(jié)構(gòu)的分布的顯微特性的變化進行比較的內(nèi)部絕緣層，中，外和老化機制的老化特性絕緣層。果表明，與中間絕緣層相比，電纜內(nèi)外絕緣層的空間電荷累積增加了14.86％，活化能降低了3.68％。

　?。?，陷阱增加，化學(xué)鍵斷裂，礦用電纜分子鏈結(jié)構(gòu)的氧化和破壞構(gòu)成電纜的內(nèi)部和外部絕緣。層老化過程的主要微觀性能。據(jù)試驗結(jié)果進行分析，操作纜線的初始階段通過在厭氧條件下的聚乙烯的交聯(lián)反應(yīng)占主導(dǎo)地位，操作的電纜隨后階段被氧化降解有氧條件下占主導(dǎo)地位，從而可以指導(dǎo)網(wǎng)格中的操作。纜的維護和大修。XLPE 110kV電纜;空間費用;活化能;微觀特征中圖分類號：TU127文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1009-914X（2017）19-0136-02前言自20世紀(jì)80年代，有線電視技術(shù)在國內(nèi)外的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的充油電纜逐漸被通過三層共擠出獲得的交聯(lián)聚乙烯XLPE電纜取代。前者相比，后者具有優(yōu)異的性能，例如無油，防火，安裝和維護簡單，以及優(yōu)異的機械和電氣性能。東江門供給桌面電網(wǎng)當(dāng)前操作的高達(dá)107公里107千伏XLPE電纜，和老化由于電纜故障占32％，其次是只有38％的外部機械損傷;因此迫切需要了解電纜。

　　
　　齡化狀態(tài)。實際操作中，電纜的絕緣在各種約束下老化，例如電，熱，機械和環(huán)境。項研究可以表征絕緣及其演化的老化，以及電纜的使用壽命的老化機制和評價的啟示的特征參數(shù)。本文中，一個脈沖電聲分析，熱重分析和傅里葉變換紅外光譜來分析運行超過23年，14年，20年內(nèi)絕緣層，中間和室外XLK的110kV電纜的老化。觀性能如空間電荷的分布，分子化學(xué)鍵和層的材料結(jié)構(gòu)的組合物，和內(nèi)部的絕緣層，中間和外部的老化特性的差異的變化，是深入研究絕緣層老化機理。樣品前處理經(jīng)驗的電脈沖測試已經(jīng)選定實際使用了23年住友110K交聯(lián)電纜14年實際操作的20年站。作為中心的電纜的銅芯的中心，沿所述電纜桿削減內(nèi)部的樣品，中間和外部電纜的成不同的具有厚度為0.5mm的交聯(lián)聚乙烯運行條件。試程序使用脈沖電聲裝置測量電纜樣品的空間電荷分布，上下電極分別由半導(dǎo)體電極和鋁電極組成，聲耦合劑由硅油和恒溫循環(huán)水浴組成，用于保證測試溫度為20℃。度為30 kV / mm，振幅為納秒脈沖源為1kV，脈沖寬度為10ns，電纜樣品的空間電荷分布在20分鐘時測量。果在圖2中示出了電纜樣品在絕緣層的內(nèi)部，中心和外部位置的空間電荷的分布。1.在正電極的附近，相同極性的電荷的空間少量出現(xiàn)用于14年。品中央和外部電纜內(nèi)纜線樣品中已經(jīng)使用了14年，內(nèi)部和外部電纜樣品使用了23年，其余20年都不同?？臻g的負(fù)荷。獻研究顯示，在聚合物中的空間電荷被鏈接到由聚合物中的電極和小分子雜質(zhì)注入的電荷載流子，相同極性的空間從電荷載體充電由電極和相反極性的空間電荷源注入。小分子雜質(zhì)中電離。此，內(nèi)部電纜樣品空間負(fù)載14年的分布主要受電極注入的電荷載流子的影響，其他電纜樣品的空間電荷分布是受小分子雜質(zhì)電離的影響。了消除由樣品厚度差異引起的差異，定量分析電纜樣品的空間電荷與老化狀態(tài)和樣品位置之間的關(guān)系，并定義每單位體積的平均空間電荷累積，其中Q是絕對空間電荷。
　　累量ρ（x）是樣品的空間電荷密度，d是樣品的厚度，S是電極的表面。20年平均和外部運行以及20年交替的絕緣樣品平均空間電荷累積變化趨勢與電荷密度峰值變化趨勢一致的異空間和空間電荷異比較大的值，則表示空間電荷電纜和跨接電纜的分布主要受異空間電荷，并且在內(nèi)部陷阱缺陷為主通過化學(xué)缺陷如小分子雜質(zhì)。品電纜的羰基數(shù)量是變化從大到小：23歲為>14年待機>前20年，運行時間將增加絕緣層的老化程度的增加在實際的電纜通過氧氣。部和外部樣品在14年內(nèi)和20年以內(nèi)的平均空間電荷累積量大于中間層，表明在初始階段的電纜集中在內(nèi)層和外層;向外逐漸增大，表明電纜在操作的最后階段有更多的物理和化學(xué)缺陷。對于相應(yīng)的樣品中，環(huán)23的外層的外部極性的電荷密度，環(huán)14的內(nèi)部位置，和交替循環(huán)20是最高的，這表明化學(xué)結(jié)構(gòu)在操作過程中出現(xiàn)來自電纜外層的聚乙烯。變以產(chǎn)生更多的小分子極性雜質(zhì)。比于非極性大分子，極性小分子容易離子化以形成下高場強，從而改變在絕緣層中空間電荷的分布特征和積累小帶電分子。14年的空間電荷密度isopolar有效電纜比應(yīng)急光纜，這表明空間電荷同一廠家電纜的分布不僅關(guān)系到操作的狀態(tài)高，但也工廠出口處電纜的微觀結(jié)構(gòu)。進的電纜技術(shù)和制造商的批處理系統(tǒng)有助于改善晶體層結(jié)構(gòu)并減少電纜中剩余的化學(xué)雜質(zhì)，如交聯(lián)劑，從而改善特性空間電荷分配。重量測試程序使用德國的NETZSCH TG209減重分析儀，分析儀的平衡重通過標(biāo)準(zhǔn)熨斗進行校正。5mg測試樣品置于具有分析天平的坩堝上，并將高純度氮氣瓶閥的出口壓力設(shè)定為0.1MPa。氮氣通過10分鐘以在爐中提供氮氣氛;測試溫度為20至600℃，并在該爐中的溫度以5℃/分鐘，10℃/分鐘，20℃/分鐘分別增加，和樣品的剩余質(zhì)量為根據(jù)溫度記錄;調(diào)整。論隨著時間的推移，以形成由在空氣中加熱或在惰性氣氛中的熱重曲線導(dǎo)致聚合物的熱重重量（TG）分析測量的變化。通常用于計算活化能，并可在顯微鏡下反映化學(xué)鍵合點的聚合物。線性溫度上升，非均相反應(yīng)動力學(xué)方程的熱穩(wěn)定性：其中α是樣品重量損失率，M0是樣品的初始質(zhì)量，M∞是剩余質(zhì)量不能分解，m是時間t的樣品殘留質(zhì)量，β是加熱速率。應(yīng)機理的作用，K（T）= Ae-Ea / RT表示阿倫尼烏斯速度常數(shù)。Doyle近似[15]可以通過取基數(shù)10中的對數(shù)并替換x = Ea /（RT），然后結(jié)束來表示。制曲線lgβ~（1 / T）并且可以通過曲線的斜率計算活化能。
　　EA。1和圖2顯示了不同電纜位置處的樣品的活化能和通過調(diào)節(jié)和計算熱重量損失曲線獲得的曲線對。纜的活化能持續(xù)23年和14年，以及額外的20年中間樣品高于內(nèi)部和外部位置，表明XLPE分子的化學(xué)鍵能。間層較高，分子之間的關(guān)系較窄，熱量不太可能發(fā)生。解反應(yīng)具有更高的熱穩(wěn)定性。品的電纜23的活化能比14年測試電纜20電纜測試激活ans.Lénergie小至14歲的比電纜的更大更換20年，因為XLPE電纜是通電的。的老化因素如熱的作用，聚乙烯大分子經(jīng)受隨機斷鏈反應(yīng)，產(chǎn)生活性自由基，基團也發(fā)生聚合，以形成更穩(wěn)定的大分子。作的電纜交聯(lián)劑的作用下，電纜短周期（過氧化二異丙苯），聚合通過交聯(lián)占優(yōu)勢，促進較高的交聯(lián)聚乙烯大分子和完善了結(jié)晶層結(jié)構(gòu)，因此，與20年的電纜樣品相比，電纜樣品的活化能量在全球范圍內(nèi)更高。聯(lián)劑是由因子vieillissement.Lorsque操作時間的動作連續(xù)地分解和消耗達(dá)到一定值時，該交聯(lián)劑是épuisé.A此時，絕緣反應(yīng)主要是斷開的鏈和在降解過程中，分子結(jié)構(gòu)被破壞并且活化能被激活。此，23年的電纜樣品的與操作的持續(xù)時間長的活化能比電纜14和電纜20的樣品小。外，由于電纜的內(nèi)層和外層與中間層相比具有更高的與氧接觸的可能性，因此自由基在更大的作用下更容易發(fā)生氧降解。
　　氣。此，使用23年，14年運行和20年備用的內(nèi)部和外部位置樣本?；艿陀谥虚g層中的樣品的活化能。論和分析在需氧環(huán)境，聚乙烯分子進行電，熱和氧的組合效果，以形成羰基自由基和過氧化自由基，這將繼續(xù)相互作用下進行氧化反應(yīng)與其他聚乙烯分子。性氧分子反應(yīng)以形成小分子，例如羰基的量大，并且形成通過羧酸基團和過氧化ROOH·ROO，這可以如下表示的環(huán)氧化反應(yīng)研究表明，過渡金屬通過單一氧化反應(yīng)產(chǎn)生催化氧化作用。

　　
　　過渡金屬，具有兩個離子狀態(tài)的Cu 2 和Cu ：銅電纜遷移到交聯(lián)聚乙烯的絕緣層，作為氧化劑和還原劑與羧酸ROOH反應(yīng)，催化反應(yīng)過程，加速小羰基分子的形成，加速絕緣層的熱量。老化率。電纜的制造過程中，應(yīng)通過過渡金屬盡可能避免污染或添加的添加劑，以減少銅芯金屬的活性并限制其擴散率，延長了電纜壽命。于在其開始衰老的內(nèi)部和外部的絕緣電纜的位置，氧的熱降解反應(yīng)是可能的催化高溫和銅離子期間發(fā)生，穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)降解導(dǎo)致大量的羰基和其他極性。子雜質(zhì)，礦用電纜使測試樣品內(nèi)外層的活化能和熱穩(wěn)定性降低了14年。外，高場強度，小的極性分子羰內(nèi)部和外部的電纜的在14多年經(jīng)營受電離，形成小的帶電分子，從而增加了電荷的積蓄材料的空間。于具有中心絕緣位置的電纜，在操作的初始階段，在無氧條件下和高溫下容易隨意斷開鏈條以產(chǎn)生自由基。

　　
　　交聯(lián)劑的作用下，有利于絕緣層的交聯(lián)和晶體層結(jié)構(gòu)的改善，使電纜中間層的活化能達(dá)14年很高。外，生產(chǎn)方法和配料系統(tǒng)的改進也將影響聚乙烯分子的交聯(lián)和結(jié)晶，從而影響分子之間的活化能。獻研究表明，具有嚴(yán)重老化的聚合物在表面上具有大的凹網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并且分布有大量微孔[20]。電纜的后半部分，絕緣的內(nèi)層和外層是年齡和外部因素，例如氧，電和高溫的影響下分解成低分子量產(chǎn)物。理和化學(xué)結(jié)構(gòu)的損壞加劇，并且在絕緣層中形成微孔。
　　過外微孔通道和所述活性自由基，在絕緣層中積累雙碳 - 碳鍵擴散到中間層外部的活性氧分子與活性氧分子反應(yīng)。生一系列化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的小分子雜質(zhì)，如羰基。許多陷阱，因此空間電荷密度增加。論：XLPE電纜絕緣層的空間電荷積累和活化能的變化可以合理地解釋電纜內(nèi)，中，外絕緣層的老化過程。
　　電纜服務(wù)的在厭氧條件下在初始調(diào)試，聚乙烯的分子交聯(lián)反應(yīng)占主導(dǎo)的和改進的分子結(jié)構(gòu)，這有利于在需氧階段，這加速了絕緣材料的老化的氧化降解。測試和熱電脈沖的結(jié)果表明，相比于中間層，空間電荷的電纜增加內(nèi)和外絕緣層，活化能降低，并且所述層的積累內(nèi)外保溫時代更加嚴(yán)重。測試方法結(jié)果的分析表明，電纜制造商和交聯(lián)系統(tǒng)，抗氧化劑和其他配料系統(tǒng)的制造過程會影響電纜絕緣層的微觀結(jié)構(gòu)。須詳盡考慮微觀特征，電纜生產(chǎn)過程和配料系統(tǒng)的影響。
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