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交联聚乙烯电缆绝缘材料中电树枝的导电特性研究

陈向荣 徐阳 刘英 曹晓珑

交联聚乙烯电缆绝缘材料中电树枝的导电特性研究

陈向荣, 徐阳, 刘英, 曹晓珑
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  • 利用光学显微观察、局部放电测量和共聚焦Raman光谱分析相结合的方法, 研究了交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘材料中两种典型电树枝的导电特性.尽管具有相似的培养条件, 两种电树枝却呈现出完全不同的形态,其中9 kV下典型电树枝为枝-松枝状, 11 kV下为枝状, 而且电树枝生长及局部放电规律呈现出明显的差异.枝-松枝状电树枝主干通道内存在无序石墨碳的沉积, 根据石墨碳G带与D带的相对强度,估算碳层厚度约为8 nm,树枝通道单位长度电阻小于 10 m-1,足以抑制电树枝内局部放电的发展,电树枝呈现出导电型电树枝特征. 枝状电树枝通道内观察到荧光背景,存在材料劣化的产物,但不存在无序石墨碳的聚集, 通道具有明显的非导电特性而不足以抑制电树枝内局部放电的连续作用. 最后提出了XLPE电缆绝缘材料中导电型和非导电型电树枝的单通道生长模型, 利用等效电路理论对XLPE电缆绝缘材料中两种不同导电特性电树枝的生长机理进行了探讨.
      通信作者: , xuyang@mail.xjtu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50877057)资助的课题.
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    Dissado L A, Fothergill J C 1992 Electrical Degradation and Breakdown in Polymers (London: Peter Peregrinus)

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    Ishibashi A, Kawai T, Nakagawa S, Muto H, Katakai S, Hirotsu K, Nakatsula T 1998 IEEE Trans. Dielec. Electr. Insul. 5 695

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    Markey L, Stevens G C 2003 J. Phys. D 36 2569

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    Boggs S, Densley J, Kuang J 1998 IEEE Trans. Power Delivery 13 310

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    Xie A S, Li S T, Zheng X Q 2008 Acta Phys. Sin. 57 3828 (in Chinese) [谢安生, 李盛涛, 郑晓泉 2008 物理学报 57 3828]

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    Chen G, Tham C H 2009 IEEE Trans. Dielec. Electr. Insul. 16 179

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    Zheng X Q, Chen G 2008 IEEE Trans. Dielec. Electr. Insul. 15 800

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    Vaughan A S, Dodd S J, Macdonald A M 2005 Annual Report Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena (Nashville: IEEE) p548

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    Champion J V, Dodd S J, Stevens G C 1994 J. Phys. D 27 1020

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  • [1] 李盛涛, 郑晓泉, 谢安生. 高频电压下交联聚乙烯电缆绝缘中电树枝生长的动力学模型. 物理学报, 2008, 57(6): 3828-3833. doi: 10.7498/aps.57.3828
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-06-14
  • 修回日期:  2012-04-28
  • 刊出日期:  2012-04-20

交联聚乙烯电缆绝缘材料中电树枝的导电特性研究

  • 1. 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室, 西安 710049;
  • 2. 查尔姆斯理工大学材料与制造技术系, 瑞典哥德堡 41296
  • 通信作者: , xuyang@mail.xjtu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 50877057)资助的课题.

摘要: 利用光学显微观察、局部放电测量和共聚焦Raman光谱分析相结合的方法, 研究了交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘材料中两种典型电树枝的导电特性.尽管具有相似的培养条件, 两种电树枝却呈现出完全不同的形态,其中9 kV下典型电树枝为枝-松枝状, 11 kV下为枝状, 而且电树枝生长及局部放电规律呈现出明显的差异.枝-松枝状电树枝主干通道内存在无序石墨碳的沉积, 根据石墨碳G带与D带的相对强度,估算碳层厚度约为8 nm,树枝通道单位长度电阻小于 10 m-1,足以抑制电树枝内局部放电的发展,电树枝呈现出导电型电树枝特征. 枝状电树枝通道内观察到荧光背景,存在材料劣化的产物,但不存在无序石墨碳的聚集, 通道具有明显的非导电特性而不足以抑制电树枝内局部放电的连续作用. 最后提出了XLPE电缆绝缘材料中导电型和非导电型电树枝的单通道生长模型, 利用等效电路理论对XLPE电缆绝缘材料中两种不同导电特性电树枝的生长机理进行了探讨.

English Abstract

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