交联工艺对交联聚乙烯中空间电荷的影响
关于交联度对交联聚乙烯管材物理性能影响的研究报告
关于交联度对交联聚乙烯管材物理性能影响的研究报告中国地面供暖委员会专家组专家乌鲁木齐宏迪石油设备技术有限公司王风林在此之前，已经有很多学者撰写了大量的文章来论述地暖加热管，但多数文章是定性分析多，定量分析少；理论分析多，实际应用少；分析推理多，试验证明少；还有一些文章商业炒作多，理性分析少。
看完后总有一种云里雾里的感觉，尤其是对生产和应用的指导意义不多。
2007年新疆产品质量监督检验院作了一个关于交联度对交联管物理性能影响的研究分析课题，用精密的试验方法严谨的回答了：“交联度为多少为最佳”的问题，其研究分析报告科学、严谨、直观、透彻，对交联管生产企业和地暖施工企业的生产有着很强的指导意义。
本人有幸参加了该项目的研究和评审。
该项目由新疆产品质量监督检验研究院冉文生、伊力多斯等研究员主研完成。
现将该研究报告摘要刊登如下，与地暖同仁共享。
一、问题的提出交联聚乙烯管材（以下简称交联管）产品主要用于建筑物内地面辐射采暖系统。
尽管该采暖方式在国内应用的时间不长，但由于其合理的采暖方式，有益于人体健康的热量分布，以及显而易见的节能及环保等特点，使地暖产品正以前所未有的速度进入千家万户。
从而也使交联管的用量和产量以前所未有的速度飞速发展。
国家标准规定交联管的使用寿命为50年，和普通民用建筑的使用年限相同。
由于要求使用年限较长，加之施工铺设时全部埋地，一旦发生质量问题，会造成较大的麻烦与浪费，因此，交联管质量应严格符合国家标准的规定。
交联管技术要求中“交联度”反映了交联管物理性能的优劣，是该产品物理性能中的主要指标之一，其含量的多与少表明该产品在生产时助剂“交联剂”加入量的多或少。
适量加入交联剂大大提高了管材的耐热性能，交联剂达到标准规定的要求该产品才能长期在高温水下正常工作。
如上所述“交联度”在交联管检测中占有重要位置，国家各级标准对用不同工艺方法生产的交联管产品的“交联度”技术要求均做出了明确规定。
国家标准GB/T18992.2-2003《冷热水用交联聚乙烯PE-X管道系统第二部分：管材》对“交联度”仅有下限技术要求，无上限规定。
交联聚乙烯材料的交联特性及表征方法
交联聚乙烯材料的交联特性及表征方法摘要聚乙烯在交联之前，其物理性能无法达到现今某些要求，在应用上面的局限性开始展现，故通过交联改性，增强其各项性能，以拓宽其使用领域。
在本论文中，以低密度聚乙烯为原材料，通过哈克转矩流变仪混合2%含量的DCP（过氧化二异丙苯）压片后数据分析确定静态实验与动态实验的实验条件。
在交联过程中，通过改变交联时间与交联温度这两个变量，探索在交联过程中，交联时间与交联温度对于凝胶含量与热延伸率的影响，以及这两个实验结论之间的联系。
再设定170°C交联温度，进行动态交联实验，分析在各温度对于一段完整的动态交联曲线的影响。
1交联特性分析1.1静态分析1.1.1预备实验分析在预备实验中，通过不同转速，不同混料温度经过压片之后，在凝胶含量实验与热延伸率实验中所得的结果，分析可知：1.在混料的过程中，转速的影响对于交联度和热延伸率的影响非常小，几乎可以忽略不计。
2.在混料过程中，混料温度对于交联度和热延伸率的影响比较大，随着混料温度的升高,交联度不断上升，热延伸率不断下降。
3.为使原材料在一定的混料时间下混料更加均匀，所以我选择50r/min的转速进行混料，且由于聚乙烯在92°C就已经熔融，混料温度太高可能会导致其在混料的过程中已经开始了交联行为，使后面测定凝胶含量时交联度变高，所以我选择了110°C的混料温度，至此选定了静态实验与动态实验的混料条件。
1.1.2凝胶含量数据分析在静态实验的凝胶含量实验中，通过在压片的过程中设置两个变量，即交联温度变量与交联时间变量，探索这两个条件对于凝胶含量的影响，将数据进行绘图，可以得出如下的图形。
下图4-1是凝胶含量随交联时间变化的曲线。
图4-1 凝胶含量随交联时间变化的曲线下图4-2为凝胶含量随交联温度变化的曲线图4-2 凝胶含量随交联温度变化的曲线根据图4-1，图4-2分析，分析结果如下：1.1.3热延伸率数据分析在静态实验的热延伸率实验中，通过在压片过程中设置的两个变量，即交联温度变量与交联时间变量，探索这两个变量对于热延伸率的影响，将第三章中热延伸率实验所得的数据进行绘图，得到下面的图形。
中国石油高压电缆试验标准
中国石油高压电缆试验标准电力电缆经常作为发电厂、变电所及工矿企业的动力引入(或引出)线，在城乡电网中大量使用，在国际和国内已有越来越多的交联聚乙烯绝缘的电力电缆替代原有的充油油纸绝缘的电力电缆。
交联电缆在投运前的试验项目上由于被试设备容量较大的原因，有的地方仍在沿袭使用直流耐压的试验方法。
近年来国际、国内的很多研究机构的研究成果表明直流试验对交联聚乙烯电缆有不同程度的损害。
为保障交联电缆的安全运行，江苏省电力公司对电缆的交接和预防性试验做出了新的规定，即用交流耐压试验替代原来的直流耐压试验，以避免直流试验对电缆造成损伤，保证电缆安全可靠运行。
1、问题的提出目前在国际和国内已有越来越多的XLPE交联聚乙烯绝缘的电力电缆替代原有的充油油纸绝缘的电力电缆。
但在交联电缆投运前的试验手段上由于被试容量大和试验设备的原因，很长时间以来，仍沿袭使用直流耐压的试验方法。
近年来国际、国内的很多研究机构的研究成果表明直流试验对XLPE交联聚乙烯电缆有不同程度的损害。
有的研究观点认为XLPE结构具有存储积累单极性残余电荷的能力，当在直流试验后，如不能有效的释放掉直流残余电荷，投运后在直流残余电荷加上交流电压峰值将可能致使电缆发生击穿。
国内一些研究机构认为，交联聚乙烯电缆的直流耐压试验中，由于空间电荷效应，绝缘中的实际电场强度可比电缆绝缘的工作电场强度高达11倍。
交联聚乙烯绝缘电缆即使通过了直流试验不发生击穿，也会引起绝缘的严重损伤。
其次，由于施加的直流电压场强分布与运行的交流电压场强分布不同。
直流试验也不能真实模拟运行状态下电缆承受的过电压，并有效的发现电缆及电缆接头本身和施工工艺上的缺陷。
因此，使用非直流的方法对交联电缆进行耐压试验就越来越受到人们的重视。
目前，在中低压电缆上国外已使用超低频电源(VLF)进行耐压试验。
但由于此类VLF的电压等级偏低，尚不能用于110kV及以上的高压电缆试验。
在国内，对于低压电缆,这种方法也使用过，但由于试验设备的原因，没能得到大面积的推广。
交联聚乙烯绝缘电缆交联工艺介绍及应用
交联聚乙烯绝缘电缆交联工艺介绍及应用交联聚乙烯绝缘电缆是一种高压电力电缆，具有较高的耐热性、耐电压、耐电化学腐蚀性和机械强度。
它广泛应用于各个领域，如城市供电网络、石油化工、冶金、煤炭等领域，以满足生产和生活的需要。
在这篇论文中，我们将介绍交联聚乙烯绝缘电缆的交联工艺及应用。
交联聚乙烯绝缘电缆交联工艺交联聚乙烯绝缘电缆的交联工艺是将聚乙烯绝缘层加热至一定温度，使其发生化学反应并产生交联，从而使聚乙烯形成三维网络结构，提高其性能。
通常交联方法有两种：1.辐照交联：在实验室或生产现场中采用电子或γ射线进行辐照交联。
该方法交联速度快，但需要较高的能量和投资成本。
2.热交联：将电缆在一定的温度下加热，使其自身产生化学反应，从而进行交联。
该方法简单、省时省力，且在许多现场应用中具有广泛的适用性。
目前，在电缆行业中，热交联更为普遍使用。
它通常分为两种：1.潜沸法：将绝缘层的温度加热至170-180℃，然后浸泡在高压水中，使水液化，进而产生蒸汽，根据蒸汽逐渐递进的原理，使聚乙烯绝缘层进行交联。
与辐照交联相比，交联产生的能量较小，但需要使用大量水资源。
2.干燥热交联：将绝缘层在特殊的热空气中进行干燥，使其发生化学交联反应。
此方法用于大批量生产，在交联过程中产生的烟尘易于处理，但生产过程中会有一定的空气污染。
应用交联聚乙烯绝缘电缆是目前电缆行业中应用较为广泛的一种高压电力电缆，主要用于输电、变电站及工厂等场合。
交联聚乙烯绝缘电缆的优点：1. 耐热性优良：能承受高温、高湿、高海拔及强辐射等特殊环境；2. 耐电压高：在高电压下仍能保持稳定的功能性能；3. 机械强度高：具有较好的抗拉、抗压、抗弯曲和抗振动的性能特点；4. 耐电化学腐蚀性能良好：在很多强腐蚀介质和化学试剂等物质中仍能很好地保持电缆性能。
以上优点使其在石油化工、冶金、煤炭等行业具有广泛应用。
结论交联聚乙烯绝缘电缆是一种高质量、高性能的电缆，具有较强的耐用性和经济性。
10kV电力电缆耐压试验方法及安全措施
10kV电力电缆耐压试验方法及安全措施摘要：近年来，10kV电力电缆广泛应用交联聚乙烯绝缘电缆（XLPE），虽然在电气性能和安全可靠方面得到有效的提高，但运行时还存在一些缺陷，树枝化放电的产生大大加速电缆绝缘的老化，缩短了使用寿命。
因此，必须对电缆进行试验考核，检查其在工作电压下能否可靠运行，检查其是否存在受潮、绝缘老化、机械损伤等问题，以提高电力供应的可靠性。
不过，还要充分了解试验过程中极易发生的安全问题，做好保护措施，确保试验工作的安全。
现本文介绍了电缆耐压试验中直流与交流的区别，以及选取交流耐压试验的优势，并详细论述电缆交流耐压试验的方法与相应的安全措施。
关键词：10kV电力电缆；交流耐压试验；方法；安全措施前言在电力系统运行中，10kV电力电缆的绝缘状况非常重要，如果电缆的某一部位稍微出现缺陷，就会给电网的发电、供电和配电造成影响。
因此，对电缆绝缘承受各种过电压的能力的试验是非常必要，能够及早发现问题及早解决。
对电力电缆进行耐压试验时，通过试验电压的情况可以不损害其绝缘性能的同时能够发现绝缘中的缺陷问题。
如果试验电压较低，说明这一部位反应不灵敏存在缺陷，应尽快采取措施消除隐患，确保大功率电能传输的电缆可靠性能。
1 电缆耐压试验概述电缆耐压试验可按不同的试验电压分两种：一种是直流耐压试验，另一种是交流耐压试验。
随着电网的发展，过去的油浸纸绝缘电缆由于存在淌油的问题，已逐渐被橡塑电缆尤其是安装方便的交联聚乙烯电缆所代替，但因其采用直流耐压而存在不良的缺点，所以如果选用直流电压试验是不合适的。
究其原因：其一，在直流试验电压过程中，交联聚乙烯电缆与附近形成空间电荷，使绝缘积累了效应，进而加快绝缘的老化，缩短了使用的寿命；其二，在直流电压下，绝缘电场的分布是根据电阻率，而实际运行电压下却不一样，是根据介电常数来分布。
还有，因橡塑电缆存在绝缘的特性，如果采用直流耐压是不可以实现电缆模拟运行的工况；同时对做的直流电压又存在记忆，使其累积叠加，以致在一定程度上运行的电缆承受过电压，造成绝缘击穿。
关于交联聚乙烯绝缘电缆常见的问题及其原因分析
关于交联聚乙烯绝缘电缆常见的问题及其原因分析一、交联的三种方式1、交联电缆性能交联就是将聚乙烯的线型分子结构通过化学交联或高能射线的辐照交联，转变成立体网状分子结构。
从而大大地提高了它的耐热性和耐环境应力开裂，减少了它的收缩性，使其受热以后不再熔化。
交联聚乙烯绝缘电缆其长期允许工作温度可达90βc o2、交联方法交联绝缘的品种虽多，但主要分为物理交联和化学交联两大类。
物理交联也称为辐照交联一般适用于绝缘厚度较薄的低压电缆。
中高压电缆一般采用过氧化物交联即用化学交方法是将线性分子通过化学交联反应起来，转化为立体网状结构。
化学交联一般还可分为过氧化物交联和硅烷交联接枝交联两种。
2.1 辐照交联辐照是采用高能粒子射线照射线性分子聚合物，在其链上打开若干游离基团，简称为接点。
接点活性很大，可把两个或几个线性分子交叉联接起来。
它的优点为：生产速度快，占用空间小；可加工材料种类多，几乎所有聚合物，产品品种多；产品用更好的耐热、耐磨和较高电气性能；可阻燃；电耗低。
但存在一些问题：设备一次投资大；对大截面电缆的辐照不均匀，经反复照射后电缆弯曲次数太多；设备开工率低。
2.2 过氧化物交联交联聚乙烯料是以低密度聚乙烯、过氧化物交联剂，抗氧剂等组成的混合物料。
加热时，过氧化物分解为化学活性很高的游离基，这些游离基夺取聚乙烯分子中的氢原子，使聚乙烯主链的某些碳原子为活性游离基并相互结合，即产生C-C交联键，形成了网状的大分子结构。
它主要优点是适合各种电压等级和各种截面的交联聚乙烯绝缘电力电缆生产，特别是35kV及以上的中高压电缆。
2.3 硅烷交联硅烷交联又称温水交联也是化学交联的一种，它有两步法、一步法和共聚法等多种方法。
硅烷接枝和挤出分在两道工序进行的称为二步法，硅烷接枝交联工艺，它是接枝和挤出分成两个工序进行，第一步由绝缘料厂将硅烷交联剂与基料在挤出机上接枝和挤出造粒，该料称为A料，同时还提供催化剂和着色剂的母料，称B料。
电力电缆耐压试验方法
电力电缆耐压试验方法电力电缆耐压试验方法电缆串联谐振试验装置采用调节电源的频率的方式，使得电抗器与被试电容器实现谐振，在被试品上获得高电压大电流，是当前高电压试验的一种新的方法和潮流，在国内外已经得到广泛的应用。
下面是线缆招聘网整理的关于讨论电力电缆耐压试验方法，希望对你有帮助!一、测量绝缘电阻应分别在每一相上进行，其他两相导体，电缆两端的金属屏蔽或金属护套和铠装层接入。
对于该项试验，只要注意到电缆是容性设备，对容性设备做绝缘电阻和吸收比时应注意到的情况。
例如：试验前后的充分放电，先起火后搭接，先断连后停电摇表等。
绝缘电阻随温度变化而小正，环境温度，埋设好的电缆需要记录土壤温度。
黏性浸渍纸绝缘电缆的温度校正系数所示。
线缆二、直流耐压和泄漏电流试验油纸绝缘的电缆只做直流耐压，不做交流耐压。
因为交流Ig增大有可能导致热击穿;热态时，电场分布不均匀，易损伤电缆，应注意：电缆芯线接负极性：电缆受潮后，水分带正电荷，如果芯接负极性，水分会向芯线集中，绝缘中水分增加，泄漏电流增大，易发现缺陷。
如果芯线正极性，水分向铅包渗透，绝缘中水分减少，泄露电流下降，不易发现缺陷。
三、橡塑电缆试验橡塑电缆指聚氯乙烯、交联聚乙烯、乙丙橡皮绝缘电缆。
其特点是容量大，电压等级高结构轻、易弯曲，目前已逐步取代油纸绝缘电缆。
交联聚乙烯电缆和大家熟悉的油浸纸统包电缆的区别除了相间主绝缘是交联聚乙烯塑料外，还有两层半导体胶涂层。
在芯线的外表面涂有一曾半导体胶，克服电晕和游离放电，使芯线与绝缘层之间有良好的过渡，在相间绝缘外表面，铜带屏蔽层内涂有第二层半导体体胶。
铜带屏蔽层只是一层0.1mm厚的薄铜带，组成了相间屏蔽层。
1.判断橡塑电缆的内护套及外护套是否进水的方法用绝缘电阻表测量绝缘电阻，用500V绝缘电阻表，当每千米的绝缘电阻低于0.5MΩ，应采用下述方法判断外护套是否进水。
用万用表测量绝缘电阻，这种方法的依据是：不同金属在电解质中形成原电池。
交联聚乙烯电缆绝缘状态试验技术综述
交联聚乙烯电缆绝缘状态试验技术综述中国铁道科学研究院研究生部 屈 明引言交联聚乙烯（XLPE）电缆因其安装维护简单、电气性能良好等特点，逐步成为现代电力电缆的主流。
但值得注意的是，随着时间的推移，电缆寿命的“浴盆曲线”效应开始显现出来，长时间运行的电缆的年平均故障率处于上升态势。
虽然目前电缆绝缘耐压试验是考验电缆质量的最直接方法，但电缆的一些局部非贯穿性的缺陷通过耐压试验不一定能发现，新竣工的电缆带电运行一段时间后发生故障的案例并不少见。
近年来，电缆各种绝缘状态评估技术开始兴起，并在一些项目中取得了明显效果。
因此有必要对电缆结合运行年限、运行环境以及同批次、同型号电缆及附件缺陷故障情况，选取现有的绝缘状态诊断检测方法，对电缆进行系统化试验。
1.电缆绝缘性能耐压试验方法1.1 工频耐压工频试验是最为有效的电缆耐压试验手段。
作为大电容负载的电缆要求工频试验电源须具备相当大的容量与重量，导致试验装置成本高、不便于运输。
因此工频耐压试验主要用于试验室，而并不适用于现场试验。
1.2 直流耐压试验设备容量小、电压输出高，直流耐压试验并不能模仿运行状态下电缆承受的电压，直流电压下,电场强度是按照电阻率分布,而XLPE电缆层中的材料电阻率分布是不均匀的,这可能在直流试验过程中出现绝缘层有的地方电场强，有的地方电场弱，导致局部绝缘击穿；此外，直流电压试验后交联聚乙烯电缆会有空间电荷累积，在该电缆投入运行时残留的直流电荷会叠加在交流电压上造成电缆运行电压高于其额定电压，加速电缆的绝缘老化。
根据GB50150-2016《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》规定：额定电压U0/U为18/30kV及以下橡塑绝缘电缆，当不具备条件时，允许直流耐压试验及泄露电流测量代替交流耐压试验。
1.3 超低频耐压0.1Hz超低频试验装置输出电压波形为0.1Hz正弦波或余弦方波。
低频下电缆的容性电流降低，超低频试验装置的容量理论上能降低至工频电源的 1/500。
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联聚乙烯还包含各种各样的无机和有机杂质 , 如催化 剂 、抗氧剂 、电压稳定剂 、交联剂以及交联过程中的残 余物及副产物等 , 这些杂质改变了聚合物的介电性 能 , 是 X LP E 中的异号电荷的主要来源 [ 5] 。另外水分 子也被公认为是异号电荷形成的一种重要物质 。水分 的来源可能是样品从外界环境中吸收的 , 也可能是样 品中的物质发生化学反应产生的 。
3 .3 不同交联时间时 XLPE 中空间电荷分布及理论 分析
图 4 不同交联时间时 XLPE 空间电荷的分布
由图 4 可见 , 在相同温度和直流电场条件下 , 交 联 10m in 时试样中空间电荷的积聚比交联 20mi n 和 30mi n 时都要多 , 而交联 20min 和 30min 相差不是 很大 。DCP 在交联时间为 20min 左右时 , 已分解了绝 大部分 , 交联过程基本完成 , 即使再延长交联时间 , 对
(a)不同加压 时间时空 间电荷分布
(b)短路 1min 时空间电荷分布 图 2 XLPE 中空间电荷的典型分布
3 试验结果与讨论 3 .1 XLPE 中空间电荷的形成与分布
在不同加压时间和短路条件下 XL PE 中空间电 荷分布如图 2(a)和图 2(b)所示 。在高场强下 , 电极注 入的电子和可移动的载流子占主导地位 , 属于同极性 电荷 ;而在较低电场条件下 , 异极性空间电荷占主导 , 由有机和无机离子的迁移或偶极矩转向形成 。交联聚 乙烯中分子结构和形态与载流子的注入 、运输和陷阱 有关系 。交联聚乙烯是由晶相和无定形相构成 , 残余 自由体积 、双键 、端基 、晶相和无定形相间的界面导致 局域态的增加 , 这些局域态可作为载流子陷阱 [ 4] 。 交
3 .2 不同交联温度对 XLPE 中空间电荷分布的影响 从图 3 中可以明显地看出 , 随着交联温度的升
高 , 样品中空间电荷的量一直增加 。选择 DCP 为交联 剂 , 它的分解温度为 170℃, 所以聚乙烯交联体系的 温度也应该在 170 ℃左右 。而本文的试样交联温度分 别为 170 ℃、200℃、220 ℃、240℃。当交联温度比较高 时 , 交联剂 DCP 已经有部分开始分解 , 而且温度越 高 , DC P 分解的越多 , 交联副产物也就越多 。 所以随 着温度的升高 , 在施加直流电场时 , 空间电荷的积聚 也就越多 。另外温度越高 , 抗氧剂 、电压稳定剂等也有 部分分解 , 这个也加剧了交联副产物 。
也最少 。
关键词 :交联聚乙烯 ;交联工艺 ;空间电荷 ;电声脉冲法(P EA ) 中图分类号 :T M 287 ;T M 535 .1 ;T Q 134 .11 文献标识码 :A
文章编号 :1009 -9239(2005)05 -0022 -05
The inf luence of cross_linking process
由图 5 可以看出 , 空间电荷对甲基振动的影响使 其红外光谱吸收峰的强度减弱 , 并且谱带向低频移 动 。 可能的机理是 , 对于谐振子的伸缩振动频率 :
γ=21π
k μ
(1)
其中 μ为振动基团的约化质量 , k 为振动基团的 力学常数 [6 ] 。从(1)式可以看出 , 振动频率的改变随着
约化质量的增加而减小 , 随着力学常数的增大而增
图 1 电声脉冲法测量空间电荷的原理图
2 .2 红外谱图测量装置 采用 SHIM ADIZ 公司 的 IR -P rest ige -21 型
中红外透 射式红外 测试仪来 分析介 质内 分子的 基
团。 2 .3 试样的制备
试样的基料是大庆产的低密度聚乙烯 (PE), 密 度分布为 0.910 ～ 0 .925mg /m m 3 。将材料在 80 ℃的 烘箱中干燥 8h , 然后将粒料在 110 ℃的开式混炼机上 滚轧熔化 , 再加入 2 .2 %DCP 交联剂以及其它辅助添 加剂混炼 15min , 然后在平板硫化机上进行交联 , 交 联温度分别为 200 ℃、 220 ℃、 240℃、 260 ℃, 压力为 15M Pa , 交联时间分别为 10mi n 、20m in 、30m in 。制得 交联聚乙烯薄片试样 。
绝缘材料 2005 No .5
刘晓东等 :交联工艺对交联聚乙烯中空间电荷的影响
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(a)极化前 XLPE 红外吸收谱
(b)极化后 X LPE 的红外吸收谱 图 5 极化前后 XLPE 红外吸收谱
由于空间电荷的存在能影响高分子价键的振动 , 因此从交联聚乙烯极化前后红外光谱的变化中就能 反映出空间电荷的分布情况 。 通过分析 , 发现交联聚 乙烯中受空间电荷影响的谱带主要有三种 :亚甲基 CH 2, 甲基 CH 3 和羟基 OH , 并且在结晶区的基团更 容易受空间电荷的影响 。
on space charge in XLPE
LIU Xiao_dong , ZHENG Xiao_quan , T U De_min , ZHANG Yao_qiang
(S ta te Key Lab .o f Elect r ica l In su la tion for Power Eq ui p men t , Xi 'a n J iaoton g U n iver sity , X i 'an 710049 , Chi na )
1前言 交联聚乙烯(XLP E)以其优良的介电性能 、热性
能 、力学性能等优点在交流和直流高压输电系统中得 到广泛应用 。XL PE 电缆加工容易 , 敷设方便 , 特别是 免维护和价格较充油电缆低廉而有替代更高电压等 级充油电缆的趋势 [1 ] , 目前困扰高电压等级 X LP E 电 缆发展的核心问题之一是 XLP E 电缆的运行可靠性 和寿命问题 , 其中由于微观缺陷导致的电荷陷阱会造
Abstract :Space char ge is an impor tant par ameter in describi ng the micr ocosmic defects of dielectr ic material .It is conside red that space charge play s an impor tant r ole in the aging and br eakdown pr oper ties of dielectric mater ials .Space char ge distr ibutions in XLPE ar e measur ed by pulsed el ectr o_acoustic method (PEA)under different el ectr ical fields , and the space charg e distr ibutions with voltag e imposing time and under short circuitsituation are compar ed .The influence of cr oss_linking tempe ratur e and time on space charge distribution is analyzed , and the microstructure of XL PE is analyzed by IR .It is shown by r esearch that space charge in XL PE r eaches minimum whe n cr oss_linking temperatur e is 170 ℃ and time is 20 minutes .Me anwhile since the impurity of additiv e reaches minimum , electronic trap is r educed to minimum . Key words :space char ge ;X LPE ;cross_linki ng technology ;PEA
收稿日期 :2005-07 -26 作者简介 :刘晓东 , 男 , 硕士研究生 。 研究方向为聚合物的测试和应 用研究(T e l :13201576868)。
成空间电荷在材料中积累 , 进而导致 XLP E 中局部 电场集中而诱发局部放电 , 易于引发电树枝 , 导致电 缆绝缘寿命中止 [ 2] 。本文第一次探讨了交联工艺参数 对 XLP E 中空间电荷分布的影响 , 利用电声脉冲法 测量了不同工艺温度和交联时间时 XLP E 中空间电 荷的分布 , 找出了可使 XLP E 中电荷陷阱最少的最 佳工艺温度和时间参数 。
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刘晓东等 :交联工艺对交联聚乙烯中空间电荷的影响
绝缘材料 2005 No .5
(a)170 ℃时 XLPE 中空间电荷的分布
(b)200 ℃时 XLPE 中空间电荷的分布
(c)220 ℃时 XLPE 中空间电荷的分布
(d)240 ℃时 XLPE 中空间电荷的分布
图 3 不同交联温度下 30MV/m XLPE 中空间电荷分布
在常温环境下 , 对 XL PE 样品施加 30kV/m m 直 流电场 , 4 个小时后空间电荷基本达到稳定状态 。 对 经过极化处理的 XL PE 和没有处理的 XLP E 样品进 行红外测试 , 得到两张红外光谱图 , 如图 5(a)和图 5 (b)所示 。众所周知 , XL PE 是一种长程无序而短程有 序的晶相与无定形区共存的半结晶高聚物结构[ 5] 。在 结晶部分存在链端和缺陷 , 结晶缺陷起因于端基 、 扭 结和分子链的位移等 。链端和结晶缺陷在外加电场的 作用下 , 能捕获样品中的载流子 , 充当了陷阱的作 用。
料的老化和击穿性能下降 。文章以交联聚乙烯为研究对象 , 用电声脉冲法(PEA )测量了在不同电场强度和短路条件下交联
聚乙烯试样中空间电荷的分布 , 分析了交联温度和交联时间对空间电荷的影响 , 并用红外光谱 (I R)分析了空间电荷对交联 聚乙烯局部化学结构的影响 。通过研究 ,认为从空间电荷角度来看 , 温度为 170 ℃、交联时间为 20 分钟或以上时交联效果最 佳 , 此时 , 试样中因添加剂等小分子所导致的杂质粒子减少到最小程度 , 减少了电荷陷阱 , 因此在直流电场下空间电荷积聚