硅橡胶/胶联聚乙烯界面金属颗粒沿面放电严重程度的评估
发布时间：2021-08-26 17:17
硅橡胶绝缘预制型电缆接头由于制作工艺问题在硅橡胶/胶联聚乙烯界面上形成半导电或金属颗粒缺陷最终导致沿面击穿的故障时有发生。探寻硅橡胶/胶联聚乙烯界面金属颗粒沿面绝缘缺陷局部放电的发展过程,可为电缆中间接头放电严重程度的评估提供依据。在35k V电缆中间接头硅橡胶/XLPE界面上设置金属颗粒缺陷,通过逐级升高电压激发出局部放电信号并加速缺陷发展。测量了局部放电起始直至绝缘击穿全过程中的局部放电信号,生成了单位时间内局部放电平均能量、总能量及放电次数共计三个表征参量随时间的变化曲线。基于曲线的发展变化规律,将局部放电发展全过程划分为四个阶段,得到了表征各阶段局部放电重复率及平均放电量相位分布特征的?-n、?-qave二维谱图以及灰度图,从中提取了两个能够表征各阶段局部放电统计规律的特征量。研究结果表明,在预设缺陷局部放电的发展过程中,局部放电相位谱图的形貌特征发生变化,从相位谱图中提取的两个局部放电特征量均呈现单一增大的趋势,且在放电后期增长速率加快。基于对局部放电相位分布特征及特征量变化趋势的综合分析,提出了一种硅橡胶/胶联聚乙烯界面金属颗粒沿面放电严重程度的评估方法。
【文章来源】：电工技术学报. 2015,30(24)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
沿面金属颗粒缺陷
均保持基本一致。实验结束后使用相同方法对局部放电数据进行分析，发现局部放电的起始放电电压、击穿电压和持续时间等指标不尽相同，但局部放电的整体发展趋势及变化规律基本一致。本文重点研究缺陷引发放电起始直至击穿全过程局部放电的发展过程，因此对其中一次的实验结果进行分析。1.2实验回路由于电缆两端电应力集中，为防止加压过程中电缆两端产生电晕而影响实验结果，实验时在电缆两段安装油杯型终端，终端内注入25#变压器油，电缆线芯通过油杯型终端接入实验变压器，电缆试品外屏蔽层良好接地。实验回路如图2所示，自耦调压器、变压器、10kΩ保护电阻和800pF耦合电容组成50kV工频无晕的电源系统。局部放电测量使用ZST4型局部放电检测仪，采用并联测试回路，利用NIPXI5114高速数字化仪（两个采集通道，带宽125MHz，最高采样率250MS/s）对局部放电检测仪调理后的数据进行20ms连续采样并保存，同时通过变压器测量绕组获取工频电压信号的相位信息。图2试验回路示意图Fig.2Diagramoftheexperimentalcircuit实验前对整套实验系统进行耐压及局部放电测试，在45kV最高实验电压作用下，背景干扰水平不大于3pC，实验系统照片如图3所示。1.3加压方法一切准备工作就绪后开始加压实验，加压过程
248电工技术学报2015年12月图3实验系统照片Fig.3Photooftheexperimentalsystem中缓慢升高电压直至出现稳定的局部放电信号，通过升压法加速缺陷劣化，劣化严重后对试品施加恒定电压，为深入研究绝缘濒临失效时的局部放电特征，在绝缘濒临击穿时适当降低电压，保持该电压不变直至绝缘失效。本文预设缺陷在外施电压达到8kV时出现稳定的局部放电信号，然后以4kV加压步长逐级升高电压直至40kV，每个电压等级保持2h，当外施电压达到40kV后观察发现放电强度明显提高，因此40kV保持2h后降压至38kV，保持1h24min后绝缘击穿，累计加压时间约19h24min。2实验结果分析2.1实验现象实验过程中，当外施电压达到36kV时，局部放电检测仪测量到的局部放电信号幅值明显增大以致超出信号采集量程，及时调整仪器增益以保证测量准确度。在后续数据分析过程中，对不同增益下测量的信号分别进行视在放电量校正。在临近击穿前约20min，听到接头内每隔2min左右持续发出沉闷的“砰砰”声，该状态持续约20min后绝缘击穿。实验结束后将试品从缺陷置入位置沿电缆轴向剖开，观察缺陷击穿后对界面绝缘的破坏现象，解体照片如图4所示，其中图4a为XLPE表面的破坏现象，图4b为接头硅橡胶绝缘内表面的破坏现象。从图4中可以看出，电缆本体XLPE表面和接（a）XLPE表面（b）硅橡胶表面图4解体照片Fig.4Disintegrationphotosofthetestsample头硅橡胶内表面均有明显的黑色炭痕，炭痕分布在悬浮铜片之间，炭痕通道和铜片在电缆XLPE表面形成了轴向贯通于电缆线芯和外半导电层之间的导电通道。基于这样的实验现象简单分析中间接头XLPE/硅橡胶界面悬浮金属颗粒引发绝缘故障的可能过程。正常工艺制作的预制式中间接头，电缆本体XLPE和接头硅橡胶形成固-固复合?
【参考文献】：
期刊论文
[1]电缆接头尖刺缺陷局部放电发展过程的研究[J]. 常文治,李成榕,苏錡,葛振东. 中国电机工程学报. 2013(07)
[2]划痕类微孔对交联聚乙烯—硅橡胶界面电痕破坏的影响[J]. 夏岩松,骆立实,李永东,张金祥,魏晓伟,魏海军,张宇,古亮. 高压电器. 2011(12)
[3]温度梯度场下硅橡胶与交联聚乙烯界面上空间电荷的形成机理[J]. 王霞,刘霞,郑明波,吴锴,彭宗仁. 高电压技术. 2011(10)
[4]变压器油纸绝缘沿面放电程度的诊断[J]. 王伟,薛阳,程养春,陈明,徐建峰,李成榕. 高电压技术. 2011(07)
[5]温度梯度场对高直流电压下聚乙烯中空间电荷及场强畸变的影响[J]. 陈曦,王霞,吴锴,彭宗仁,成永红. 电工技术学报. 2011(03)
[6]预处理温度对高压直流电缆附件绝缘材料空间电荷的影响[J]. 王俏华,顾金,吴建东,尹毅. 电网技术. 2011(01)
[7]GIS绝缘子表面固定金属颗粒沿面局部放电发展的现象及特征[J]. 齐波,李成榕,郝震,耿弼博,徐党国,刘少宇,邓春. 中国电机工程学报. 2011(01)
[8]220kV电缆接头半导电尖端缺陷的局部放电试验[J]. 姜芸,闵红,罗俊华,李文杰,夏荣. 高电压技术. 2010(11)
[9]温度对油纸绝缘沿面放电发展过程的影响[J]. 王辉,李成榕,贺惠民,李光茂,岳华山,薛阳,唐志国. 高电压技术. 2010(04)
[10]聚集态和陷阱对交联聚乙烯真空沿面闪络特性的影响[J]. 李盛涛,黄奇峰,孙健,张拓,李建英. 物理学报. 2010(01)
硕士论文
[1]局部放电特高频检测抗干扰与诊断技术的研究[D]. 王彩雄.华北电力大学（北京） 2009
本文编号：3364648
【文章来源】：电工技术学报. 2015,30(24)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
沿面金属颗粒缺陷
均保持基本一致。实验结束后使用相同方法对局部放电数据进行分析，发现局部放电的起始放电电压、击穿电压和持续时间等指标不尽相同，但局部放电的整体发展趋势及变化规律基本一致。本文重点研究缺陷引发放电起始直至击穿全过程局部放电的发展过程，因此对其中一次的实验结果进行分析。1.2实验回路由于电缆两端电应力集中，为防止加压过程中电缆两端产生电晕而影响实验结果，实验时在电缆两段安装油杯型终端，终端内注入25#变压器油，电缆线芯通过油杯型终端接入实验变压器，电缆试品外屏蔽层良好接地。实验回路如图2所示，自耦调压器、变压器、10kΩ保护电阻和800pF耦合电容组成50kV工频无晕的电源系统。局部放电测量使用ZST4型局部放电检测仪，采用并联测试回路，利用NIPXI5114高速数字化仪（两个采集通道，带宽125MHz，最高采样率250MS/s）对局部放电检测仪调理后的数据进行20ms连续采样并保存，同时通过变压器测量绕组获取工频电压信号的相位信息。图2试验回路示意图Fig.2Diagramoftheexperimentalcircuit实验前对整套实验系统进行耐压及局部放电测试，在45kV最高实验电压作用下，背景干扰水平不大于3pC，实验系统照片如图3所示。1.3加压方法一切准备工作就绪后开始加压实验，加压过程
248电工技术学报2015年12月图3实验系统照片Fig.3Photooftheexperimentalsystem中缓慢升高电压直至出现稳定的局部放电信号，通过升压法加速缺陷劣化，劣化严重后对试品施加恒定电压，为深入研究绝缘濒临失效时的局部放电特征，在绝缘濒临击穿时适当降低电压，保持该电压不变直至绝缘失效。本文预设缺陷在外施电压达到8kV时出现稳定的局部放电信号，然后以4kV加压步长逐级升高电压直至40kV，每个电压等级保持2h，当外施电压达到40kV后观察发现放电强度明显提高，因此40kV保持2h后降压至38kV，保持1h24min后绝缘击穿，累计加压时间约19h24min。2实验结果分析2.1实验现象实验过程中，当外施电压达到36kV时，局部放电检测仪测量到的局部放电信号幅值明显增大以致超出信号采集量程，及时调整仪器增益以保证测量准确度。在后续数据分析过程中，对不同增益下测量的信号分别进行视在放电量校正。在临近击穿前约20min，听到接头内每隔2min左右持续发出沉闷的“砰砰”声，该状态持续约20min后绝缘击穿。实验结束后将试品从缺陷置入位置沿电缆轴向剖开，观察缺陷击穿后对界面绝缘的破坏现象，解体照片如图4所示，其中图4a为XLPE表面的破坏现象，图4b为接头硅橡胶绝缘内表面的破坏现象。从图4中可以看出，电缆本体XLPE表面和接（a）XLPE表面（b）硅橡胶表面图4解体照片Fig.4Disintegrationphotosofthetestsample头硅橡胶内表面均有明显的黑色炭痕，炭痕分布在悬浮铜片之间，炭痕通道和铜片在电缆XLPE表面形成了轴向贯通于电缆线芯和外半导电层之间的导电通道。基于这样的实验现象简单分析中间接头XLPE/硅橡胶界面悬浮金属颗粒引发绝缘故障的可能过程。正常工艺制作的预制式中间接头，电缆本体XLPE和接头硅橡胶形成固-固复合?
【参考文献】：
期刊论文
[1]电缆接头尖刺缺陷局部放电发展过程的研究[J]. 常文治,李成榕,苏錡,葛振东. 中国电机工程学报. 2013(07)
[2]划痕类微孔对交联聚乙烯—硅橡胶界面电痕破坏的影响[J]. 夏岩松,骆立实,李永东,张金祥,魏晓伟,魏海军,张宇,古亮. 高压电器. 2011(12)
[3]温度梯度场下硅橡胶与交联聚乙烯界面上空间电荷的形成机理[J]. 王霞,刘霞,郑明波,吴锴,彭宗仁. 高电压技术. 2011(10)
[4]变压器油纸绝缘沿面放电程度的诊断[J]. 王伟,薛阳,程养春,陈明,徐建峰,李成榕. 高电压技术. 2011(07)
[5]温度梯度场对高直流电压下聚乙烯中空间电荷及场强畸变的影响[J]. 陈曦,王霞,吴锴,彭宗仁,成永红. 电工技术学报. 2011(03)
[6]预处理温度对高压直流电缆附件绝缘材料空间电荷的影响[J]. 王俏华,顾金,吴建东,尹毅. 电网技术. 2011(01)
[7]GIS绝缘子表面固定金属颗粒沿面局部放电发展的现象及特征[J]. 齐波,李成榕,郝震,耿弼博,徐党国,刘少宇,邓春. 中国电机工程学报. 2011(01)
[8]220kV电缆接头半导电尖端缺陷的局部放电试验[J]. 姜芸,闵红,罗俊华,李文杰,夏荣. 高电压技术. 2010(11)
[9]温度对油纸绝缘沿面放电发展过程的影响[J]. 王辉,李成榕,贺惠民,李光茂,岳华山,薛阳,唐志国. 高电压技术. 2010(04)
[10]聚集态和陷阱对交联聚乙烯真空沿面闪络特性的影响[J]. 李盛涛,黄奇峰,孙健,张拓,李建英. 物理学报. 2010(01)
硕士论文
[1]局部放电特高频检测抗干扰与诊断技术的研究[D]. 王彩雄.华北电力大学（北京） 2009
本文编号：3364648
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