在水树通道内生成纳米tio2的电缆修复方法及其绝缘增强机制研究（可编辑）.docVIP

在水树通道内生成纳米TiO2的电缆修复方法及其绝缘增强机制研究 第卷第期 中国电机工程学报 . . ., ◎ 年月日.. .. 中图分类号: 文献标志: 学科分类号:? 文章编号:.?. 在水树通道内生成纳米的电缆修复方法及其 绝缘增强机制研究 周凯,陶霰韬,赵威,李旭涛,刘凡 .四川大学电气信息学院,四川省成都市;.四川电力科学研究院,四川省成都市? , , , ,. , , , . , , , : 著提高,甚至击穿电压指标明显优于新电缆。基于扫描电子 ? 显微镜 ,、射线光电子 , 能谱分析. ,和红外光.? 谱分析,证明被修复样品击穿通道内有纳米级,颗粒存?在。通过对钛酸酯类催化剂水解反应的生成物研究,证明了 . 该催化剂水解后生成纳米级,颗粒。基于这一发现,提出 了相应的绝缘增强机制及作用模型,认为分散的纳米级, 颗粒有效抑制了通道内由于局部放电产生的烧蚀损伤,从而 增强了电缆的绝缘性能,提高了电缆的击穿电压。 . , 关键词:水树;硅氧烷修复液;纳米颗粒;局部放电? 绝缘增强;电缆修复 , 引言 . 固体绝缘电缆中的水树缺陷,自年首次 ?. ,被正式报道以来?,国内外学者就其诱发原因、生,长机制进行了深入的探讨。。水树缺陷是固体有. 机绝缘电力电缆在潮湿环境运行中,诱发电缆本体?, 击穿故障的主要原因【。交联聚乙烯电缆作 .为目前广泛使用的电力电缆,其水树缺陷引发击穿 事故已引起国内外学术界的关注’。水树通常被描 : ;; ; 述为,由纳米级通道和微米级空洞所形成的树枝发 ; ; 散状绝缘缺陷【】。 摘要:提出了一种在水树缺陷内生成纳米级颗粒的修复 水树的修复技术自年起,已有近年的 液及修复方法,并针对该修复液的修复机制及绝缘增强机制 商业应用经验,针对电缆绝缘的修复液注入技术, 进行了讨论。采用水针法在交联聚乙烯电缆样品中 .等人针对不同的修复液配方及实验中 制造水树缺陷,并对已生成水树的样品进行了基于钛酸酯类 催化的硅氧烷修复液注入式修复,发现其绝缘性能得到显 的修复效果进行了分析【】,并就其提高电缆绝缘性 能的机制进行了研究【刚。目前已成熟应用的修复液 基金项目:四川省电力公司科技项目基金。 的主要成分为硅氧烷¨,在酸性催化剂的作用下,. 低粘度的电缆修复液中的硅氧烷遇水发生水解缩 万方数据第期 周凯等:在水树通道内生成纳米:的电缆修复方法及其绝缘增强机制研究 合反应,生成了新的硅氧基团有机聚合物和甲醇。 截断为长,两端剥除约长绝缘层裸露 缆芯,保留 长的绝缘层,去除两端约 长 反应的基本化学方程式如式所示?: 的外半导电层。 静? 采用水针法进行水树加速老化实验,在电缆样式中和为甲基和苯基。 品中生成水树缺陷舵引。电缆中部使用.规格 该反应消耗了绝缘体中的水分,且反应后生成 的注射器针头刺入以制造针孔缺陷,测得其针面没 的有机聚合物可将微孔隙填充,从而消除了水树, 入绝缘层的深度为,同时配合的注射器, 使水树老化电缆的绝缘性能得以恢复。 将浓度为%的溶液通过针尖注入层缺 陷中。水针法老化实验原理如图所示,将., 根据相关文献报道【。¨,无论是哪种修复液配 电压施加在缆芯端,并通过注射器针尖接地。 方,都对介质内部的局部放电 , 有明显的抑制作用,并明确指出了该抑制作用与修 老化过程中,并每隔进行一次介质损耗正切值 复液反应时所使用的催化剂有关。但对抑制的原 万测定。当万值达到%以上时停止加压, 因、有效成分及其作用机制未见详细报导。钛酸酯 并抽取老化后样品在其针尖处切片,用光学显微镜 类用于催化硅氧烷偶联反应在高分子合成中尽管 能明显观察到针尖处有水树生成。 己早有应用【,并且化学反应生成纳米溶胶技术已 经有文献报导,但未见针对其生成物抑制材料内部 局部放电的相关报道。 国内外学者的相关研究成果表明¨孓,作 为一种无机纳米填料对有机物材料的绝缘改性,可 图加速老化实验原理图 大幅度提高材料的耐局部放电性能。对于纳米复合. 绝缘所表现出来的独特的介电性能,国内外研究者 做了大量的工作:伦斯特理工学院的.., .注入修复及绝缘性能测试 威尔士班戈大学的..,早稻田大学的. 对老化后的样品进行注入式修复实验,原理如 ,国内曹晓珑、雷清泉教授等都对此展开了 图所示。.压力下,将浓度为%的修复 研列。。认为无机纳米颗粒能改善绝缘介电性能 液经适配器配合注入到电缆线芯的空隙中。保持 有以下原因:纳米颗粒具有带电粒子和紫外线屏蔽 小时稳定的压力状态,使修复液可以逐渐渗透到绝 效应,提高了传热能力,具有均匀电场、空间电荷 缘层中产生修复作用。依次测试各样品的介质损耗 抑制作用等。同时,研究者都认为无机一有机相界 等绝缘性能参数。最后,将新电缆样品、老化后