交联聚乙烯/硅橡胶复合绝缘界面直流击穿特性及其影响因素

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近年来，基于电压源换流器的新型直流输电技术发展迅速，交联聚乙烯直流电缆系统在电力输运工程中有着巨大的发展前景。已有运行经验表明，电缆与附件间的复合界面最易发生击穿故障。为解决该问题，目前的研究主要集中在对附件复合绝缘材料进行纳米改性，使得两种材料的电导率能够很好地匹配，从而降低界面空间电荷的积聚，而直流电压作用下界面压力、温度、界面自由电荷以及附件安装缺陷对界面击穿的影响目前尚无报道。
　　首先，本文仿真分析了温度梯度及安装缺陷存在时接头内的电场分布情况。仿真结果表明，随着线芯温度的升高，高压屏蔽端部场强不断降低，而应力锥根部场强不断增大，且接头绝缘内的电场分布发生反转；XLPE绝缘表面的半导电微粒及气隙有削弱高压屏蔽端部电场的趋势，但缺陷处的电场强度却会有较大幅度升高，且缺陷距离应力锥根部越近，缺陷处的场强越高。
　　其次，本文研究了压力、温度及空间电荷对XLPE/SR复合介质界面直流击穿电压的影响。实验结果表明：不同温度下界面击穿电压随着压力的增大呈现先减小后增大的趋势；当压力较小时，界面击穿电压随着温度的升高逐渐降低，而当压力较大时，界面击穿电压随着温度的升高有逐渐增大的趋势；空间电荷能够显著降低复合介质界面击穿电压。
　　最后，研究了电缆附件用硅橡胶材料在热-机械协同老化作用下的应力松弛特性。实验表明：老化前后硅橡胶的弹性模量与测试温度基本无关；老化后试样的弹性模量与变形率会有较大幅度升高，且随着老化时间的增加，二者都呈线性规律变化。在假设老化前后圆筒绝缘模型高度不变、体积不变、中径与试样变形率相等的基础上推导得出了老化后圆筒内、外径的变化率，从而得以对绝缘筒内的压力分布进行仿真分析。

著录项

作者
秦艳军;
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作者单位

哈尔滨理工大学;

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授予单位哈尔滨理工大学;
学科电气工程
授予学位硕士
导师姓名陈庆国;
年度 2016
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类复合绝缘材料;
关键词
交联聚乙烯; 硅橡胶; 复合绝缘界面; 直流击穿特性; 直流电缆;

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