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聚乙烯(PE)和交联聚乙烯(XLPE)凭借其优越的电气、耐化学以及力学性能,被广泛用作电力电缆绝缘材料。随着工业的迅猛发展,电力需求日益增长,电力电缆的额定电压及容量也越来越高,从而导致电力电缆的运行条件变得更为严酷。XLPE电缆绝缘通常受到线芯中高电流密度所导致的热作用,核电站中的电缆还暴露在高能射线的辐射环境中,这些因素会或多或少的改变电缆绝缘的物理化学性能。聚合物绝缘材料如聚乙烯和交联聚乙烯,在高电应力以及水的联合作用下,易于发生水树劣化,水树是在潮湿和电场的影响下聚合物绝缘中产生微孔等结构的一种劣化现象。
不幸的是,在新电缆设计和新绝缘材料开发前,目前在运行的大部分地下交联聚乙烯电力电缆已经使用了将近30或40年。因此,XLPE电缆绝缘的水树劣化和残余寿命评估是目前电缆工程分支中的重要主题之一。博士后期间,研究了以下问题:
(1)XLPE电缆绝缘加速水树试验方法的改进研究;
(2)γ辐照对XLPE电缆绝缘水树劣化的影响研究;
(3)热老化XLPE电缆绝缘的形态和水树研究;
(4)XLPE电力电缆劣化的敏感参数选择的研究;
(5)XLPE电缆绝缘诊断研究;
研究结果表明:
(1)喷砂处理或砂纸打磨方法引入加速水树试验中,可节省水树劣化研究的时间,提高精确度。
(2)热老化和辐照劣化现象有着不同的形态和物理化学行为
(3)除氧化外,交联度和力学特性与水树现象紧密相关
(4)沿运行环境下电力电缆绝缘层厚度方向,从外表面至内表面有着不同的物理化学和电气性能
(5)运行环境下电力电缆的诊断参数变化不服从任何线性关系。