【摘要】：高壓電力電纜輸電線路運行的安全可靠性受很多因素的影響,硅橡膠附件的電樹枝老化問題是影響因素之一。這是因為電纜的附件結構非常復雜,界面很多,在受熱或擠壓過程中易發(fā)生應力集中現象,且預制式的電纜附件在生產和運輸的過程易造成缺陷,這些因素都將在一定程度上促進電樹枝的生長。高壓直流輸電線路在倒閘操作、換流和雷擊的情況下,易形成脈沖沖擊,惡化電纜附件的工作環(huán)境。另外,在直流電纜的輸電過程中,較強的電流導致導體周圍存在磁場,將影響絕緣材料的電樹枝老劣化情況。在嚴寒地區(qū),電纜工作環(huán)境進一步惡化,硅橡膠的形態(tài)也將發(fā)生改變。電極結構將對電樹枝的引發(fā)生長和擊穿過程產生影響,本文采用的是針-板類型電極結構。在本文中將對不同的實驗條件如:脈沖電壓,磁場環(huán)境和低溫環(huán)境等多場耦合條件下電樹枝的生長特性進行研究,探討其老化的規(guī)律。主要的研究內容和結論如下:1.脈沖電壓下,典型的硅橡膠中電樹枝結構分為三種,即:樹枝狀、叢林狀和樹枝-藤枝混合狀類型的電樹枝。本文分別討論了不同脈沖幅值、脈沖頻率、脈沖極性下,電樹枝的引發(fā)、生長和擊穿等方面的特性。通過分析電樹枝的類型、生長長度、起始概率和擊穿特性等參數,得到脈沖沖擊電壓對硅橡膠試樣的電老化特性的影響規(guī)律。2.通過施加脈沖電壓和磁場環(huán)境,研究了這兩種相互作用的場條件下脈沖沖擊電壓對硅橡膠中電樹枝結構的影響,在此特定的場條件下,得到的電樹枝結構均為樹枝狀。分別討論了磁場環(huán)境下不同脈沖幅值、脈沖極性對電樹生長特性的影響,并進一步分析了不同磁通密度對其生長特性的影響。3.低溫寒冷環(huán)境下,對硅橡膠材料中的電樹枝的老化特性進行了研究,討論了該環(huán)境對硅橡膠試樣物理結構的影響。分析發(fā)現,在溫度降低的過程中,硅橡膠試樣經歷不同的相態(tài)變化,即高彈態(tài)、結晶態(tài)、玻璃態(tài)。在硅橡膠結晶的變化過程中,存在結晶區(qū)和不定型區(qū),結晶體內部比較純凈,分子鏈排列緊密;不均勻結晶的邊緣容易形成微孔和應力集中。進入玻璃態(tài)這一特殊的相態(tài)類型以后,結晶體的結構呈現如下特點,即排列緊密、分子鏈的活動性進一步減少。低溫寒冷這一嚴酷環(huán)境,將對電樹枝的生長特性產生嚴重影響。
[Abstract]:The safety and reliability of transmission line operation of high voltage power cable is affected by many factors, and the aging of electrical branches of silicone rubber accessories is one of the influencing factors. This is because the attachment structure of the cable is very complex, there are many interfaces, the stress concentration phenomenon is easy to occur in the process of heating or extrusion, and the prefabricated cable accessories are easy to cause defects in the process of production and transportation, these factors will promote the growth of electrical branches to a certain extent. Under the condition of switching operation, converter and lightning strike, HVDC transmission line is easy to form pulse impact and deteriorate the working environment of cable accessories. In addition, in the transmission process of DC cable, the strong current leads to the existence of magnetic field around the conductor, which will affect the deterioration of the electrical branches of the insulation material. In the severe cold region, the working environment of the cable will deteriorate further, and the shape of silicone rubber will also be changed. The electrode structure will affect the growth and breakdown process of the electric branch. In this paper, the needle-plate electrode structure is used. In this paper, the growth characteristics of electric branches under different experimental conditions, such as pulse voltage, magnetic field environment and low temperature environment, will be studied, and the aging law will be discussed. The main research contents and conclusions are as follows: 1. Under pulse voltage, the typical electric branch structure in silicone rubber can be divided into three types: dendritic, jungle and branch-rattan branch mixed type. In this paper, the characteristics of electrical branch initiation, growth and breakdown under different pulse amplitude, pulse frequency and pulse polarity are discussed respectively. By analyzing the types of electrical branches, growth length, initial probability and breakdown characteristics, the effect of pulse impulse voltage on the electrical aging characteristics of silicone rubber samples was obtained. 2. By applying pulse voltage and magnetic field environment, the effect of pulse impulse voltage on the electric branch structure in silicone rubber under the condition of these two interaction fields is studied. Under this specific field condition, the obtained electrical branch structure is dendritic. The effects of different pulse amplitudes and pulse polarity on the growth characteristics of electric trees in magnetic field environment were discussed, and the effects of different flux densities on the growth characteristics were further analyzed. The aging characteristics of electrical branches in silicone rubber materials were studied in low temperature and cold environment, and the effect of the environment on the physical structure of silicone rubber samples was discussed. It is found that the silicone rubber samples undergo different phase changes in the process of temperature decrease, that is, high elastic state, crystal state and glass state. In the process of crystallization of silicone rubber, there are crystallization zone and amorphous region, the crystal is pure and the molecular chain is arranged closely, and the edge of uneven crystallization is easy to form micropores and stress concentration. After entering the special phase type of glass state, the structure of the crystal shows the following characteristics, that is, the arrangement is close and the activity of molecular chain is further reduced. The harsh environment of low temperature and cold will have a serious impact on the growth characteristics of electric branches.
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM75

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本文編號：2501729