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海水腐蚀下的交联聚乙烯电缆老化特性及机理
1
作者
张东东
张文博
+3 位作者
揭晓
郏永强
马壮
乔新涵
《高电压技术》
北大核心
2025年第4期1993-2001,共9页
基岩磨损、船舶锚害、护套腐蚀等外部因素会导致海缆绝缘直接暴露在海水环境中,严重影响海底电缆安全稳定的运行。该文以交联聚乙烯(XLPE)绝缘为研究对象,研究海水环境对XLPE绝缘性能的影响,首先搭建了加速海水腐蚀试验平台,开展了不同...
基岩磨损、船舶锚害、护套腐蚀等外部因素会导致海缆绝缘直接暴露在海水环境中,严重影响海底电缆安全稳定的运行。该文以交联聚乙烯(XLPE)绝缘为研究对象,研究海水环境对XLPE绝缘性能的影响,首先搭建了加速海水腐蚀试验平台,开展了不同时间XLPE切片加速海水腐蚀试验;继而通过工频击穿电压试验,分析了海水对试品击穿特性的影响;接着通过傅里叶红外光谱、差示扫描量热试验,分析了绝缘材料理化特性;最后搭建海水腐蚀XLPE绝缘分子动力学模型,结合试验结果揭示了海水环境下的XLPE绝缘材料的腐蚀机理。结果表明:由于高温导致的重结晶作用,在海水的持续作用下,XLPE试样的结晶度会先小幅度升高再逐渐下降,因此导致击穿电压也先升高再降低;随着海水腐蚀时间的增加,海水的渗透作用导致XLPE体系部分化学键断裂,分子链被破坏,且XLPE体系带隙减小,使得电子从价带跃迁至导带所需的能量减少,这也是XLPE绝缘性能下降的重要原因。最后基于海水腐蚀XLPE的分子动力学仿真与试验结果,提出了一种考虑温度、时间的海水腐蚀交联聚乙烯击穿场强预测模型,根据该预测模型可以有效的预测海水环境下交联聚乙烯击穿场强。研究结果对揭示海底极端环境下交联聚乙烯绝缘失效机理及寿命预测有重要参考价值。
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关键词
交联聚乙烯
海底电缆
绝缘性能
分子动力学模拟
预测模型
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职称材料
热老化对XLPE电缆电树枝特性的影响研究
被引量：
1
2
作者
刘亚茹
张雨若
+5 位作者
郭子晗
万武艺
程艺茹
张志劲
马壮
张东东
《电力科学与技术学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期279-288,共10页
交联聚乙烯(cross‐linked polyethylene,XLPE)绝缘电缆受长期热老化的影响,其理化特性和介电性能会发生改变,影响电树枝的生长过程等电学行为。该文研究热老化对XLPE电缆绝缘电树枝生长特性的影响。对加速热老化样品进行电树枝生长试验...
交联聚乙烯(cross‐linked polyethylene,XLPE)绝缘电缆受长期热老化的影响,其理化特性和介电性能会发生改变,影响电树枝的生长过程等电学行为。该文研究热老化对XLPE电缆绝缘电树枝生长特性的影响。对加速热老化样品进行电树枝生长试验,并利用差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)、傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)测试和宽频介电谱测试研究XLPE材料微观结构与介电性能的变化。研究结果表明:重结晶反应和热氧反应是导致结晶度J_(c)和羰基指数Q变化的主要原因,进而导致XLPE中的极性分子发生变化,使介电参数呈先缓慢下降,后迅速上升的趋势。研究还发现热老化评价指标J_(c)、ε_(r)和tanδ与电树枝生长速率G_(10)(10 kV时电树枝的生长速率)、G_(12)(12 kV电树枝的生长速率)之间具有显著性相关,通过多项式拟合分析,在G_(10)、G_(12)与热老化评价指标之间建立等效关系。该研究在已知XLPE材料理化特性和介电性能的前提下,可判断XLPE电缆材料电树枝老化程度,为电缆绝缘和寿命预测提供一定的参考。
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关键词
交联聚乙烯电缆
热老化
理化特性
介电性能
电树枝生长特性
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职称材料
脱气处理对直流电缆绝缘击穿场强的影响
被引量：
18
3
作者
苏鹏飞
吴建东
+3 位作者
祝曦
陈萌
鲍启伟
尹毅
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2020年第2期663-672,共10页
采用直流电缆用交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)绝缘料,制备100、200、300、400mm 4个不同厚度的试样,经70℃、100Pa真空环境下不同时间(0、24和72h)的脱气处理后,通过其直流击穿场强和空间电荷特性检测和比对分析,研究脱...
采用直流电缆用交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)绝缘料,制备100、200、300、400mm 4个不同厚度的试样,经70℃、100Pa真空环境下不同时间(0、24和72h)的脱气处理后,通过其直流击穿场强和空间电荷特性检测和比对分析,研究脱气处理对直流电缆绝缘击穿场强的影响。研究表明,对于相同厚度试样,脱气处理能有效提高XLPE的击穿场强,并减少电极附近的异极性电荷积累和试样内交联副产物含量,且相对较厚试样的击穿场强的提高更明显。相同脱气时间下,试样厚度的增加导致交联副产物含量的增加、两极附近异极性电荷量增加、电场畸变的增加和击穿场强的降低。在不同脱气时间下,对直流击穿场强与厚度依据反幂规律进行拟合,由拟合结果可知随脱气时间增加,系数k逐渐增大,指数因子n逐渐减小。通过建立一种e指数函数关系以拟合脱气时间对于反幂规律中参数k与n的影响,为达到最佳的脱气效果提供参考。基于非本征击穿模型分析,脱气能减少XLPE中预先已有的缺陷和加压过程中产生的缺陷数量。交流副产物含量的降低能减少造成试样击穿的杂质缺陷和异极性电荷的积累,提高XLPE的击穿场强。合适的绝缘厚度和脱气时间选择可以在节省成本的同时,最大程度地提高直流电缆的绝缘性能。
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关键词
脱气
直流电缆
击穿场强
厚度
非本征击穿模型
空间电荷
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职称材料
题名
海水腐蚀下的交联聚乙烯电缆老化特性及机理
1
作者
张东东
张文博
揭晓
郏永强
马壮
乔新涵
机构
南京工程学院电力工程学院
江苏兴力工程管理
有限公司
南京工程学院材料科学与工程学院
无锡江南电缆有限公司
中国矿业大学电气工程学院
出处
《高电压技术》
北大核心
2025年第4期1993-2001,共9页
基金
国网江苏省电力公司科技项目(J2023101)
中国博士后科学基金(2023M732412)
江苏高校“青蓝工程”项目。
文摘
基岩磨损、船舶锚害、护套腐蚀等外部因素会导致海缆绝缘直接暴露在海水环境中,严重影响海底电缆安全稳定的运行。该文以交联聚乙烯(XLPE)绝缘为研究对象,研究海水环境对XLPE绝缘性能的影响,首先搭建了加速海水腐蚀试验平台,开展了不同时间XLPE切片加速海水腐蚀试验;继而通过工频击穿电压试验,分析了海水对试品击穿特性的影响;接着通过傅里叶红外光谱、差示扫描量热试验,分析了绝缘材料理化特性;最后搭建海水腐蚀XLPE绝缘分子动力学模型,结合试验结果揭示了海水环境下的XLPE绝缘材料的腐蚀机理。结果表明:由于高温导致的重结晶作用,在海水的持续作用下,XLPE试样的结晶度会先小幅度升高再逐渐下降,因此导致击穿电压也先升高再降低;随着海水腐蚀时间的增加,海水的渗透作用导致XLPE体系部分化学键断裂,分子链被破坏,且XLPE体系带隙减小,使得电子从价带跃迁至导带所需的能量减少,这也是XLPE绝缘性能下降的重要原因。最后基于海水腐蚀XLPE的分子动力学仿真与试验结果,提出了一种考虑温度、时间的海水腐蚀交联聚乙烯击穿场强预测模型,根据该预测模型可以有效的预测海水环境下交联聚乙烯击穿场强。研究结果对揭示海底极端环境下交联聚乙烯绝缘失效机理及寿命预测有重要参考价值。
关键词
交联聚乙烯
海底电缆
绝缘性能
分子动力学模拟
预测模型
Keywords
XLPE
submarine cable
insulation performance
molecular dynamics simulation
prediction model
分类号
TM216 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
热老化对XLPE电缆电树枝特性的影响研究
被引量：
1
2
作者
刘亚茹
张雨若
郭子晗
万武艺
程艺茹
张志劲
马壮
张东东
机构
南京工程学院电力工程学院
国网江苏省电力
有限公司
扬州供电
公司
重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室
无锡江南电缆有限公司
出处
《电力科学与技术学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期279-288,共10页
基金
国家自然科学基金(52077018)
国网江苏省电力有限公司科技项目(J2023101)
江苏高校“青蓝工程”(SJS202414)。
文摘
交联聚乙烯(cross‐linked polyethylene,XLPE)绝缘电缆受长期热老化的影响,其理化特性和介电性能会发生改变,影响电树枝的生长过程等电学行为。该文研究热老化对XLPE电缆绝缘电树枝生长特性的影响。对加速热老化样品进行电树枝生长试验,并利用差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)、傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)测试和宽频介电谱测试研究XLPE材料微观结构与介电性能的变化。研究结果表明:重结晶反应和热氧反应是导致结晶度J_(c)和羰基指数Q变化的主要原因,进而导致XLPE中的极性分子发生变化,使介电参数呈先缓慢下降,后迅速上升的趋势。研究还发现热老化评价指标J_(c)、ε_(r)和tanδ与电树枝生长速率G_(10)(10 kV时电树枝的生长速率)、G_(12)(12 kV电树枝的生长速率)之间具有显著性相关,通过多项式拟合分析,在G_(10)、G_(12)与热老化评价指标之间建立等效关系。该研究在已知XLPE材料理化特性和介电性能的前提下,可判断XLPE电缆材料电树枝老化程度,为电缆绝缘和寿命预测提供一定的参考。
关键词
交联聚乙烯电缆
热老化
理化特性
介电性能
电树枝生长特性
Keywords
cross-linked polyethylene cable
thermal aging
physical and chemical properties
dielectric properties
electrical tree growth characteristics
分类号
TM215 [一般工业技术—材料科学与工程]
TM247 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
脱气处理对直流电缆绝缘击穿场强的影响
被引量：
18
3
作者
苏鹏飞
吴建东
祝曦
陈萌
鲍启伟
尹毅
机构
上海交通大学电子信息与电气工程学院
无锡江南电缆有限公司
出处
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2020年第2期663-672,共10页
基金
国家重点研发计划项目(2016YFB0900701).
文摘
采用直流电缆用交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)绝缘料,制备100、200、300、400mm 4个不同厚度的试样,经70℃、100Pa真空环境下不同时间(0、24和72h)的脱气处理后,通过其直流击穿场强和空间电荷特性检测和比对分析,研究脱气处理对直流电缆绝缘击穿场强的影响。研究表明,对于相同厚度试样,脱气处理能有效提高XLPE的击穿场强,并减少电极附近的异极性电荷积累和试样内交联副产物含量,且相对较厚试样的击穿场强的提高更明显。相同脱气时间下,试样厚度的增加导致交联副产物含量的增加、两极附近异极性电荷量增加、电场畸变的增加和击穿场强的降低。在不同脱气时间下,对直流击穿场强与厚度依据反幂规律进行拟合,由拟合结果可知随脱气时间增加,系数k逐渐增大,指数因子n逐渐减小。通过建立一种e指数函数关系以拟合脱气时间对于反幂规律中参数k与n的影响,为达到最佳的脱气效果提供参考。基于非本征击穿模型分析,脱气能减少XLPE中预先已有的缺陷和加压过程中产生的缺陷数量。交流副产物含量的降低能减少造成试样击穿的杂质缺陷和异极性电荷的积累,提高XLPE的击穿场强。合适的绝缘厚度和脱气时间选择可以在节省成本的同时,最大程度地提高直流电缆的绝缘性能。
关键词
脱气
直流电缆
击穿场强
厚度
非本征击穿模型
空间电荷
Keywords
degassing
direct current cable
breakdown strength
thickness
extrinsic breakdown model
space charge
分类号
TM247 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
海水腐蚀下的交联聚乙烯电缆老化特性及机理
张东东
张文博
揭晓
郏永强
马壮
乔新涵
《高电压技术》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
热老化对XLPE电缆电树枝特性的影响研究
刘亚茹
张雨若
郭子晗
万武艺
程艺茹
张志劲
马壮
张东东
《电力科学与技术学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
在线阅读
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职称材料
3
脱气处理对直流电缆绝缘击穿场强的影响
苏鹏飞
吴建东
祝曦
陈萌
鲍启伟
尹毅
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2020
18
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职称材料
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