高压直流电缆绝缘老化对空间电荷特性的影响及其电树枝特性研究

发布时间：2021-04-29 02:56

　　随着直流输电技术的不断发展,高压直流电缆的应用也越来越广泛,我国已建成并投运数条高压直流交联聚乙烯电缆输电线路。直流电缆绝缘材料老化会对电缆内部空间电荷分布特性造成影响,威胁直流电缆安全运行。同时,随着直流电缆运行电压的不断提高以及电网谐波问题的不断突出,直流电压以及直流叠加谐波电压下的电树枝问题已不容忽视。研究了160k V直流电缆绝缘材料在热老化、电老化和电热老化情况下的老化特性及其对空间电荷特性的影响,研究了直流电树枝以及直流叠加工频、高频电压下电树枝的引发和生长特性,主要研究成果如下:对160k V直流电缆绝缘切片进行了热老化、电老化和电热老化试验研究,并利用电声脉冲法测试了老化前后试样20k V/mm下的空间电荷分布特性,分析了老化对试样平均空间电荷密度、陷阱特性等参数的影响。研究表明热老化前期试样会由于脱气及后交联反应导致其陷阱深度和密度有所降低,内部空间电荷密度减小。高温热老化会严重破坏试样内部分子结构,导致其陷阱深度和密度均大大增加,空间电荷密度也远大于未老化试样;直流电老化对试样空间电荷分布特性的影响较小;电热老化试样的老化程度比电老化和热老化试样严重的多,出现了较严... 

【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：138 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 空间电荷研究现状
        1.2.2 电缆老化与空间电荷关系研究现状
        1.2.3 高压电缆电树枝研究现状
        1.2.4 纹波对直流电缆老化的影响研究现状
    1.3 论文主要内容
第2章 直流电缆绝缘材料老化对空间电荷特性影响
    2.1 直流电缆绝缘材料老化试验
        2.1.1 试样制备
        2.1.2 老化试验
    2.2 空间电荷注入和输运理论
        2.2.1 空间电荷注入理论
        2.2.2 电荷传导理论
    2.3 空间电荷测量方法及系统介绍
        2.3.1 PEA基本原理
        2.3.2 PEA试验装置介绍
        2.3.3 试验过程
    2.4 空间电荷的分布特性分析
        2.4.1 热老化试样的空间电荷分布特性
        2.4.2 电老化试样的空间电荷分布特性
        2.4.3 电热老化试样的空间电荷分布特性
        2.4.4 老化方式的影响
    2.5 平均空间电荷密度
        2.5.1 热老化试样
        2.5.2 电老化试样
        2.5.3 电热老化试样
    2.6 本章小结
第3章 直流电缆绝缘材料老化对其材料特性的影响
    3.1 直流电缆绝缘理化特性分析
        3.1.1 傅里叶红外光谱分析
        3.1.2 差示扫描热分析
    3.2 电子陷阱理论基础
        3.2.1 等温松弛电流机理
        3.2.2 电缆绝缘极化等效模型
        3.2.3 PEA方法研究电缆绝缘陷阱特性方法
    3.3 陷阱特性分析
        3.3.1 热老化试样
        3.3.2 电老化试样
        3.3.3 电热老化试样
    3.4 直流电缆材料老化对其耐压特性的影响
        3.4.1 试验方法
        3.4.2 三参数威布尔分布模型
        3.4.3 不同温度下XLPE直流击穿场强
        3.4.4 不同老化试样直流耐压特性
    3.5 本章小结
第4章 直流电缆电树枝特性研究
    4.1 样品制备及试验系统介绍
        4.1.1 样品制备
        4.1.2 试验系统介绍
    4.2 直流电树枝引发特性研究
        4.2.1 试验方法
        4.2.2 预压时间对直流接地电树枝的影响分析
        4.2.3 直流接地电树枝的极性效应
        4.2.4 直流接地电树枝的引发机理分析
    4.3 周期性直流接地电树枝的生长特性
        4.3.1 试验方法
        4.3.2 接地电树枝生长特性
        4.3.3 接地电树枝形态及生长机理
    4.4 直流电树枝生长特性
        4.4.1 试验方法
        4.4.2 直流电树枝生长过程及形态
        4.4.3 直流电树枝生长机理分析
    4.5 本章小结
第5章 直流叠加工频/高频电压对直流电缆电树枝特性的影响
    5.1 试验系统搭建
    5.2 直流叠加工频电压下电树枝引发特性
        5.2.1 试验方法
        5.2.2 复合电压下电树枝的引发特性
    5.3 直流叠加工频电压下电树枝生长特性
        5.3.1 15kV工频分量下电树枝生长特性
        5.3.2 10kV工频分量下电树枝生长特性
    5.4 直流叠加高频电压下电树枝生长特性
        5.4.1 交流分量频率对电树枝生长速度影响
        5.4.2 交流分量频率对电树枝生长特性的影响
    5.5 复合电压下交流分量和直流分量对电树枝生长特性的影响
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
攻读博士学位期间参加的科研工作
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]低温环境下交联聚乙烯电树枝生长特性[J]. 朱乐为,杜伯学,韩涛,郭亚光,肖萌,李杰.  高电压技术. 2016(08)
[2]不同温度下高压直流电缆纳米复合绝缘中的周期性直流接地电树枝特性[J]. 王雅妮,李光道,吴建东,尹毅.  中国电机工程学报. 2016(13)
[3]工频电压下电缆本体的空间电荷测试[J]. 王伟,何东欣,易登辉,刘晗,卢键.  电工技术学报. 2016(07)
[4]等温松弛电流法在高压交联聚乙烯绝缘交流电缆状态评估中的应用[J]. 朱永华,高小庆,杨娟娟,贾欣.  高电压技术. 2016(02)
[5]双层介质的电声脉冲法空间电荷波形恢复[J]. 兰莉,尹毅,吴建东.  中国电机工程学报. 2016(02)
[6]柔性直流电缆及附件系统型式试验设计方法[J]. 余欣,张若林,徐晓刚,朱永华.  广东电力. 2015(05)
[7]厦门±320kV柔性直流电缆输电工程电缆选型和敷设[J]. 严有祥,方晓临,张伟刚,赵健康,陈铮铮,陈朝晖.  高电压技术. 2015(04)
[8]单一极性直流电压下交联聚乙烯电力电缆水树生长特性[J]. 周凯,杨明亮,陶文彪,杨滴,黄明.  高电压技术. 2015(04)
[9]微/纳米氧化铝/环氧树脂复合材料抑制电树枝生长能力的研究[J]. 王旗,李喆,尹毅,吴建东.  电工技术学报. 2015(06)
[10]变压器油工频电压击穿特性的统计研究[J]. 周游,江军,罗颖婷,吴昊,吕玉珍,李成榕.  绝缘材料. 2015(03)

博士论文
[1]脉动直流电压下油纸绝缘电老化特性与双变量威布尔失效模型研究[D]. 王艳.重庆大学 2014
[2]硅橡胶中电树枝的生长机理与抑制方法研究[D]. 马宗乐.天津大学 2012
[3]油纸绝缘介质的直流空间电荷特性研究[D]. 唐超.重庆大学 2010
[4]交联工艺对交联聚乙烯绝缘特性的影响[D]. 朱晓辉.天津大学 2010
[5]脉冲电压对变频牵引电机绝缘老化的影响机理研究[D]. 周凯.西南交通大学 2009

硕士论文
[1]基于等温松弛电流的高压电缆绝缘老化状态评定[D]. 贺鹏.哈尔滨理工大学 2014
[2]轻型直流输电系统谐波分析模型及其稳态特性[D]. 唐武勤.华南理工大学 2013
[3]变温空间电荷测试系统的设计[D]. 由赢公.哈尔滨理工大学 2013
[4]交流电场下XLPE电缆空间电荷测量系统研制[D]. 陈广辉.华北电力大学 2013
[5]交联温度对交联聚乙烯电缆绝缘中空间电荷特性的影响[D]. 杨林.天津大学 2012
[6]脉动直流电压下电老化过程中油纸绝缘的空间电荷特性[D]. 徐洪.重庆大学 2012
[7]宁东—山东±660kV高压直流输电谐波特性的研究[D]. 董铁孝.山东大学 2012
[8]连续高压脉冲下空间电荷对变频牵引电机绝缘老化影响的研究[D]. 周力任.西南交通大学 2010
[9]柔性直流输电在城市电网中的应用研究[D]. 李银辉.华北电力大学（北京） 2010
[10]交联聚乙烯电缆电树枝引发特性及局部放电分析[D]. 叶笛.重庆大学 2009



本文编号：3166698