基于核磁共振的交联聚乙烯电缆剩余寿命研究

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电缆作为发电厂、变电站以及工矿企业的动力引入或引出线,在电力系统中扮演重要的角色。交联聚乙烯电缆在输配电系统中,特别是具有景观要求的城市配电网中大量使用,因此电缆绝缘的老化行为成为了电网系统稳定安全运行的制约瓶颈,XLPE绝缘材料的老化规律和老化机理亟待研究。而交联聚乙烯电缆的老化行为主要有热老化、电树枝老化、水树枝老化。  交联聚乙烯尽管具有较好的耐热性能和电性能。但在实际运行中长期处于高温下而发生化学变化,使得绝缘材料的物理性能和化学性能发生改变,有时也会产生一些缺陷,会导致其他老化行为的快速发展,所以研究热老化行为具有非常重要的意义。  本文按照国际标准对XLPE绝缘材料进行热老化试验,观察了老化后绝缘材料的分子结构,并对绝缘材料进行了热稳定性分析。本文的主要研究内容如下:  ①根据IEC60287标准,开展了交联乙烯电缆温升加速老化试验,在计算不同电缆运行温度的基础上,开展了模拟负荷下交联聚乙烯电缆热老化试验;  ②利用差式扫描量热分析技术研究了不同老化程度交联聚乙烯电缆热性能,包括结晶度、熔点、结晶温度等,分析了其不同老化程度下的热性能物态参数变化规律;  ③提出了利用核磁共振技术表征交联聚乙烯电缆老化程度的方法,得到纵向弛豫时间和峰积分面积等老化特征参数,并完成了基于核磁共振技术的交联聚乙烯电缆剩余寿命预测和分析。  研究结果表明,基于提出的交联聚乙烯电缆的剩余寿命评估方法,完成了交联聚乙烯电缆绝缘寿命的预测。通过实例对该方法进行了说明,证明得到的剩余寿命预测结果可靠有效。并提供一种根据绝缘材料的微观分子结构评估交联聚乙烯电缆老化程度的方法,对保障电网安全稳定运行及可靠供电具有积极的意义。
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