【摘 要】
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柔性直流输电使电力传输更加安全灵活,在高压直流输电工程中应用广泛。挤包绝缘交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆是柔性直流输电系统中的关键环节,其绝缘可靠
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柔性直流输电使电力传输更加安全灵活,在高压直流输电工程中应用广泛。挤包绝缘交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆是柔性直流输电系统中的关键环节,其绝缘可靠性是影响整个电力系统安全运行的重要因素。保守的绝缘厚度设计增加了电缆的生产成本,同时,厚度的增大导致了击穿场强的减小,降低电缆性能。因此,击穿场强的尺寸效应研究具有重要意义。本文基于柔性直流输电用直流电缆绝缘料研究了不同厚度XLPE试样击穿场强的尺寸效应,通过直流击穿试验、空间电荷测试、电导测试、气相色谱-质谱法测试等试验方法,分析探讨了XLPE原料、电压极性、温度、交联副产物含量对于击穿场强厚度尺寸效应的影响与机理。结果表明不同厚度XLPE试样击穿场强的尺寸效应与XLPE原料有关,添加纳米Mg O能够有效提高XLPE的介电强度;直流电压下的击穿场强尺寸效应与电压极性关系不大。纳米Mg O/XLPE试样的直流击穿场强与温度呈负相关,30℃、50℃、70℃下纳米Mg O/XLPE试样的直流击穿场强与厚度的关系均符合反幂定律,指数因子随温度变化,30℃时为0.41,50℃时为0.71,70℃时为0.56;空间电荷及其引起的电场畸变在温度对击穿场强尺寸效应的影响中发挥着重要作用。XLPE试样中主要存在α-甲基苯乙烯、苯乙酮、苯甲醇三类主要的交联副产物。脱气处理能够有效地减少XLPE试样中的交联副产物含量,提高XLPE的击穿场强,在100～400μm厚度范围内,脱气72h的XLPE试样直流击穿场强与厚度非线性拟合的底数相比未脱气试样能够提高约35.4%;不同脱气时间的XLPE试样的直流击穿场强与厚度均遵循反幂关系,指数因子随着脱气时间的增加而减小,表明脱气越久厚度尺寸效应越小。同一脱气处理时间不同厚度试样的脱气效果存在差别,交联副产物又直接造成试样中异极性空间电荷积累与电场畸变,从而导致了击穿场强的尺寸效应,有效的脱气处理能够抑制这种尺寸效应。
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