交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘老化问题探析
交联电缆绝缘老化强度变化率超标原因及改善
浅谈交联电缆绝缘老化强度变化率超标原因及改善[导读]交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘的热老化试验在国家标准GB/T12706-2008与IEC60502中规定不得超过±25%（即老化后和老化前的中间值之差除以老化前的中间值）。
交联聚乙烯绝缘的热老化项目在标准中列入型式试验。
一般在首次试验合格后,工艺和材料没有重大变化时,不再进行该试验。
但往往一些客户在技术协议中会提到这项试验,从而就需要进行热老化试验。
当我们在试验时,发现抗张强度变化率不稳定，在生产的同一批交联线芯有合格有不合格（不合格的都是超标的现象大于+25%）,但断裂伸长率变化甚小,从未超出规定值。
为此有必要对交联绝缘线芯老化强度不合格问题进行分析整改。
一、引言交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘的热老化试验在国家标准GB/T12706-2008与IEC60502中规定不得超过±25%(即老化后和老化前的中间值之差除以老化前的中间值)。
交联聚乙烯绝缘的热老化项目在标准中列入型式试验。
一般在首次试验合格后,工艺和材料没有重大变化时,不再进行该试验。
但往往一些客户在技术协议中会提到这项试验,从而就需要进行热老化试验。
当我们在试验时,发现抗张强度变化率不稳定，在生产的同一批交联线芯有合格有不合格(不合格的都是超标的现象大于+25%),但断裂伸长率变化甚小,从未超出规定值。
为此有必要对交联绝缘线芯老化强度不合格问题进行分析整改。
二、原因分析交联绝缘线芯老化强度不合格的原因分析是一个复杂的过程，国内各电缆企业往往被交联绝缘线芯老化系数K1、K2值不能达标而困扰，而这一指标是对交联绝缘线芯绝缘品质评价的主要指标之一。
但究其主要原因有以下三点：1、高温高速下绝缘中产生的热应力对交联聚乙烯绝缘热老化性能的影响;2、冷却水温对交联聚乙烯绝缘热老化性能的影响;3、交联过程中产生的副产物对交联聚乙烯绝缘热老化性能的影响。
三、解决的措施1、硫化工艺改进：试验选在我公司NOKIA(十段)智能硫化交联生产线上，我们通过调整工艺达到减小交联绝缘在生产过程中的内部应力来改善老化强度不合格的问题。
交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘老化问题探析
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算出的时间间隔△ｔ 就是相应桥臂上的脉 １ｊ
由于局部放电侵蚀绝缘，以致发生老 化形态，而使绝缘性降低，导致绝缘击穿。
２．３ 电树枝 主要是由于绝缘内部放电产生的细微 开裂，形成细小的通道，其通道内空，管壁 上有放电产生的碳粒痕迹。通道分支少而 清晰，呈树枝状。 电树枝按产生的机理分为以下几种类 型： （１）由于机械应力的破坏使 ＸＬＰＥ 绝缘 产生应变造成气隙和裂纹，引发电树枝放 电。机械应力一方面是因为电缆生产、敷设 运行中不可避免地弯曲、拉伸等外力产生 应力，另一方面是由于电缆在运行中电动 力对绝缘产生的应力。 （２）气隙放电造成电树枝的发展。现 代的生产工艺尽管可以消除交联电缆生产 线中某些宏观的气隙，但仍有 １～１０ μ ｍ 或 少量的 ２０～３０ μ ｍ 的气隙形成的微观多孔 结构。多孔结构中的放电形式主要以电晕 放电为主。通道中的放电所产生的气体压 力增加，导致了树枝的扩展和形状的变化。 （３）场致发射效应导致树枝性放电。在 高电场作用下，电极发射的电子由于隧道 效应注入绝缘介质，电子在注入过程中获 得足够的动能，使电子不断地与介质碰撞 引起介质破坏，导致树枝放电。 （４）缺陷。缺陷主要是导体屏蔽上的 节疤和绝缘屏蔽中的毛刺以及绝缘内的杂 质和空穴。这些缺陷使绝缘内的电场集中， 局部场强提高。引起场致发射，导致树枝性
冲信号０或１状态在时间轴上的宽度。其中：
，α ＝２； ＜ ０，α ＝１；ｖ －ｕ ＞ ０， ｊｏ ｊ
β ＝２；ｖｊｏ－ｕｊ ＜ ０，β ＝１。启动各桥臂△
XLPE电力电缆绝缘老化分析
XLPE电力电缆绝缘老化分析摘要：本文对电缆的绝缘老化原因和主要绝缘监测技术进行分析，首先建立了气隙局放等效电路模型，在此基础上搭建电缆绝缘介质气隙放电仿真模型。
提出基于监测电缆绝缘介质局部放电信号为主的模糊综合评价法，为基于局部放电信号的电缆绝缘监测提供了理论依据。
关键词：电力电缆；绝缘老化；仿真模型1电缆绝缘老化故障及监测方法1.1绝缘材料老化基于物联网的配电线路监测系统，由前端的智能电网传感器和通常电缆绝缘劣化分为电劣化、热劣化、化学劣化、机械劣化及鼠虫害引起的劣化等。
最常见的类型是电劣化。
电劣化的主要形式有局部放电劣化和电树枝劣化。
电缆浸水是影响电缆安全运行的主要隐患。
研究表明，聚乙烯聚合物的绝缘老化需要先经过树枝老化。
1.2绝缘监测方法现有的电缆绝缘性检测方法分为离线检测试验和绝缘在线监测两种。
而离线检测多以周期预防性试验为主。
预防性实验的模式为周期巡检、定期停电实验。
离线检测方法主要包括介质损耗检测试验、直流耐压试验、局部放电试验及交流耐压试验等。
传统的电缆离线检测方法需要停电为辅，这对人们的生产、生活带来极大的困扰，难以适应当今电网全面自动化、智能化的趋势。
在线监测可以在对电缆无任何损伤情况下实现对电缆的绝缘水平评估、实时掌握电缆运行状况。
其独特的优势成为近几年来学者们热衷的话题。
国内外主流的电缆在线监测方法有直流分量法、直流叠加法、交流叠加法、介质损耗法、局部放电法、低频叠加法等依托电信号监测的方法以及温度分布测量法、电缆应力测量法等物理特征监测方法。
1.3局放在线监测方法监测局部放电信号是定量分析绝缘劣化的主要方式之一，可以判断内部是否存在缺陷，作为警告或预警信息。
还可根据信号分析电缆的老化情况，预估电缆的剩余使用寿命。
局部放电会产生的放电现象有很多种，有些诸如电流脉冲、介质损耗突然增大、电磁波辐射等电气现象，另外一些则属于非电气现象，例如光、热、噪声等。
通过这些现象完成对局部放电现象的监测。
10kV交联聚乙烯电缆绝缘劣化及修正
10kV 交联聚乙烯电缆绝缘劣化及修正供电工程中，10kV 交联聚乙烯(XLPE)电缆的应用范围广，且敷设量大。
除电力系统和工矿企业的输配电网使用外，还涉及许多大型建筑物、高层建筑及工业、生活园区的供电工程。
由于10kV 供电电源有中性点直接接地及不接地2种系统；10kV XLPE 电缆又有6.0/10kV 、8.7/10kV 、8.7/15kV 3种绝缘电压的等级供设计人员选用，故在10kV XLPE 电缆的绝缘水平设计时应严加区分。
我国应用XLPE 电缆的初期，一些设计人员仅依据电缆缆芯间的额定电压不得低于使用回路工作电压的技术要求进行绝缘水平设计。
忽略了XLPE 电缆对缆芯与绝缘屏蔽层或护套间的额定电压U0(相对地电压)的特殊规定，因而所设计的XLPE 电缆相对地电压U0等于系统额定相电压值，造成电缆绝缘裕度不足。
电缆交付使用后，无法承受系统出现的过电压，屡屡发生电缆绝缘被击穿的事故。
笔者正是在这一情况下，对一批在系统额定相电压值条件下运行的6.0/10kV XLPE 电缆进行了长期的追踪观察。
1.故障统计与分析某工程供电系统于1991年2月并网投运，10kV 电源为中性点经消弧线圈接地系统，所用电缆为国内早期批量生产的E-T 型结构6.0/10kV XLPE 电缆，长约30km 。
该电缆长期处于额定相电压值条件下做无绝缘裕度运行。
14年来，这批电缆承受系统单相接地故障期间非故障相电压升高80余次；接地故障持续时间累计超过7h 15min 。
其中，因故障线路带有重要负荷而不能及时撤除运行，致使接地持续时间长达2h 15min 。
电缆各种类型的损坏累计达46次，其中电缆本体绝缘被击穿30次，占故障总数的65.22%。
在长年的追踪观察中，发现这批6.0/10kV XLPE 电缆因水树现象被击穿、在主绝缘层形成孔洞。
同时还发现了早期生产的XLPE 电缆因设备、工艺条件所限，致使电缆主绝缘层出现薄厚不均和同心度差等问题。
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。
XLPE电缆的故障、整体老化和局部老化测试技术
电力电子 • Power Electronics236 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering 【关键词】交联聚乙烯（XLPE） 射频阻抗 老化定位 趋势分析 交联聚乙烯（XL[PE ）电缆已经成为城市输配电的主要电力设备，随着电缆网络的不断扩容，针对电缆的运维工作也不断加大，电缆的老化现象逐渐表现出来，针对老化的测试逐渐受到重视。
但目前电缆绝缘相关测试的内容不多，主要包括绝缘电阻、耐受电压、泄露电流、介质损耗、极化电流，其中10kV 配网电缆主要开展绝缘电阻测试，针对老化并没有广泛开展相关测试工作。
但随着城市电网规模的扩大，电缆故障的测试和处理已经不能满足状态检修的技术发展，其中电缆的老化现象逐渐凸显出来，针对老化测试的相关讨论逐渐受到重视，这包括整体老化的测试、局部老化的测试和定位、老化评估对城市配电网升级改造的作用等。
1 电缆故障与老化的区别电缆故障检测和处理是当前电缆检修过程中投入精力最高的工作之一，长久以来电缆故障处理都是发生击穿事故后进行查找和处理，而电缆铺设完成后，主要做耐受电压测试、泄漏电流或简单的做绝缘电阻测试，因此老化的概念在中低压电缆检修过程中是相对陌生的。
实际上老化与故障在很多情况下是关联的，老化可简单描述为整体或局部发生介电常数变化，其发生的原因主要有：施工铺设时留XLPE 电缆的故障、整体老化和局部老化测试技术文/宁粉功 王泽朗 白雪 陆大雄下的隐患、中间接头制作工艺缺陷、运行环境等。
老化一般是运行过程中，环境温湿度、电气、机械、化学因素综合的结果，直接导致某段电缆的介电参数发生改变、损耗增加、绝缘电阻降低等。
2 电缆老化测试的主要现状老化现象可通过局部放电测试，介质损耗测试，极化电流等反映出来。
其中局部放电在早期高阻类绝缘缺陷容易发现，随着缺陷严重程度增加，局部放电量值增大，但放电现象持续一定时间后，局放量和故障程度并不是线性关系，因老化程度加重后局部放电量还可能下降。
交联聚乙烯绝缘电缆(XLPE)的试验技术分析研究
交联聚乙烯绝缘电缆(XLPE)的试验技术分析研究摘要:文章针对橡塑电缆,对交联聚乙烯绝缘电缆(XLPE)在试验过程中存在的问题及解决办法进行探讨。
为有效诊断电缆老化与局部缺陷,全面掌握电缆的绝缘性能状况提出建议。
基于此,对目前通用的试验方法进行了对比,凸显了低频耐压的优势。
关键词:超低频(VLF);交联聚乙烯;绝缘电缆1引言随着城市电网电缆化率的不断提高,对电缆线路的交接试验、预防性试验及缺陷诊断提出了更高要求。
而在电缆的使用中,橡塑电缆尤其是交联聚乙烯绝缘电缆(XLPE)使用更为广泛,已逐步取代了油纸电缆。
根据多年来国内外电缆试验经验证明,采用直流耐压试验检测油浸纸绝缘电缆绝缘缺陷比较有效,但对于目前普遍使用的橡塑绝缘电缆(XLPE,EPR,PVC,PE)绝缘检测有效性不高,而且具有较强破坏性,会加速绝缘老化,缩短电缆使用寿命。
国家最新颁布的电气设备预防性试验相关规程已经明文规定不再使用直流高压对电气设备进行耐压试验,推荐使用交流耐压。
鉴于此,国外相继研究开发了谐振电压试验、振荡波电压试验、工频电压和0.1 Hz超低频试验方法。
经过对大量的电缆运行和试验数据反复分析对比,这些试验方法能较好解决XLPE电缆试验的上述问题,同时也适用于油纸电缆,正逐步取代直流耐压试验,成为XLPE绝缘电缆试验的发展趋势和方向。
上述方法中,前三种方法由于设备容量大、接线复杂,一般用于高压(超高压)电缆试验中,而0.1 Hz 超低频试验技术系统的设计由一个便携的、成套式装置提供高压正弦波输出,这样既能对电缆绝缘老化程度进行科学诊断,又能检测电缆存在的局部缺陷,更具优越性。
该技术在国外,特别是欧洲一些国家已研究近三十年时间,发展较为成熟,是目前中低压(35 kV及以下)XLPE绝缘电缆试验的主要手段,目前已在国际上和国内一些一线城市被广泛采用。
同时,0.1 Hz超低频试验技术标准已列入部分国际国内电气试验标准中,如:美国电子与电气工程师协会的IEEE标准、德国电气技术委员会(DKE)制定的交联聚乙烯电缆0.1 Hz耐压试验标准、华北电力集团公司的电缆试验标准、武汉高压研究所编制的《35 kV 及以下交联聚乙烯绝缘电力电缆超低频(0.1 Hz)耐压试验规范》、电力行业标准《超低频高压发生器通用技术条件DL/T849.4-2004》等。
XLPE高压电缆绝缘老化状态评估研究
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1. It studied the relationship between the dielectric properties, physicochemical properties and the aging state of XLPE cable insulation. The dielectric properties, physicochemical properties will change with the influence of electrical stress, thermal stress and environmental effect, etc. The influence of electrical stress, thermal stress is the most important. The measurement of these parameters can be used as an effective method for aging state assessment of XLPE cable insulation.
电缆绝缘材料的老化机制分析
电缆绝缘材料的老化机制分析在现代社会中，电力的稳定传输对于各个领域的正常运转至关重要。
而电缆作为电力传输的重要载体，其性能的优劣直接关系到电力系统的可靠性和安全性。
电缆绝缘材料的老化是影响电缆性能和寿命的关键因素之一。
深入了解电缆绝缘材料的老化机制，对于预防电缆故障、保障电力供应具有重要意义。
电缆绝缘材料通常是由高分子聚合物组成，如聚乙烯（PE）、交联聚乙烯（XLPE）等。
这些材料在长期的使用过程中，会受到多种因素的影响而逐渐老化。
首先，热是导致电缆绝缘材料老化的重要因素之一。
当电缆在运行过程中，由于电流通过导体产生的焦耳热以及电缆周围环境的温度变化，会使绝缘材料长期处于较高的温度环境中。
高温会加速高分子链的运动，破坏分子间的化学键，导致材料的物理和化学性能下降。
例如，聚乙烯在超过其允许的工作温度时，会出现结晶度增加、韧性降低等现象，从而影响其绝缘性能。
其次，电场的作用也不可忽视。
在电缆运行时，绝缘材料内部会存在电场分布。
当电场强度过高时，可能会引起局部放电现象。
局部放电会产生电子、离子等带电粒子，这些粒子的撞击和化学反应会破坏绝缘材料的分子结构，形成微小的气隙和缺陷。
随着时间的推移，这些缺陷会逐渐扩大，最终导致绝缘击穿。
再者，机械应力也是导致电缆绝缘材料老化的一个因素。
电缆在安装、运行和维护过程中，可能会受到拉伸、弯曲、挤压等机械应力的作用。
长期的机械应力会使绝缘材料产生疲劳裂纹，降低其机械强度和绝缘性能。
特别是在电缆接头和终端等部位，由于结构复杂，机械应力集中的情况更为明显，容易加速绝缘材料的老化。
环境因素对电缆绝缘材料的老化也有着重要的影响。
例如，水分的侵入会使绝缘材料的电性能下降，加速老化过程。
水分可以通过电缆的外皮渗透进入绝缘层，或者在潮湿的环境中被吸收。
在电场作用下，水分会发生电解，产生氢气和氧气等气体，形成气隙，降低绝缘强度。
此外，氧气、紫外线、化学物质等环境因素也会与绝缘材料发生化学反应，导致其老化。
高压交联聚乙烯电缆绝缘老化及述评
高压交联聚乙烯电缆绝缘老化及述评摘要：对国内外部分高压交联聚乙烯(XLPE)电缆系统的绝缘损坏作了统计，分析了电缆及其附件绝缘老化原因和形态，叙述了XLPE电缆绝缘老化的机理。
指出对高压电缆附件和缺乏径向防水构造的XLPE电缆需重视绝缘老化问题。
对于XLPE电缆本体绝缘老化检测，认为高压级可比中压级简化。
概述了国外绝缘老化诊断新技术的发展。
最后，对局部放电检测绝缘老化技术方法作了试验探讨。
关键词：交联聚乙烯绝缘电缆；电缆附件；绝缘老化；诊断技术交联聚乙烯(简称XLPE)绝缘电缆由于敷设容易、运行维护简便，现已是10～220 kV供电电缆的主流。
近20年来，大量引进的66～220 kV级和国产的66～220 kV级XLPE电缆已广泛应用于城网送电系统中。
随着时间的推移，如今运行的66 kV及以上高压的XLPE电缆，有些已逐渐进入电缆及其附件预期寿命的“中年期”。
电缆系统在实际使用状况下，能够继续长时期可靠工作或因绝缘老化加速而缩减使用寿命是运行管理部门十分关注的问题。
国外早在20世纪60年代就开始了关于XLPE电缆绝缘弱点检出和老化检测技术的研究，至今仍在不断深入发展，不乏统计与测试数据，富有参考意义。
现基于广州地区110 kV XLPE电缆绝缘击穿事故统计分析和初步进行现场局部放电测试情况,并借鉴国外技术进展，试对66 kV及以上XLPE电缆绝缘老化、相应的绝缘检测技术给予述评，希引起重视并推进深入开展这一领域的全面调研，以提高运行管理水平。
1高压XLPE电缆及其附件的绝缘损坏广州供电系统在国内较早地使用高压XLPE电缆，迄今110 kV级XLPE电缆总长度已达636km。
1995～2000年共发生110 kV XLPE电缆绝缘击穿事故11起，分类如下：电缆本体7起，均属外力破坏造成；电缆接头4起，其中3起为投入运行不久出现，是归属于构成材料、工艺所致，另1起则是绝缘击穿，其接头无防水构造，并运行了10年，经分析是水树老化所致。
考虑负荷特性的XLPE电缆绝缘老化程度研究
0引言近年来，66kV—220kV的电缆广泛应用于城市电力传输系统中[1]。
与架空线路相比，电力电缆线路具有不易受自然气象条件影响，供电可靠性高，线路之间的绝缘距离小，占地面积小等优点。
在目前所采用的各类型电缆中，交联聚乙烯（Cross-linked Polyethylene，XLPE）电缆具有绝缘强度高、介质损耗系数小、易敷设、维护简单等特点，因此被广泛应用于我国各种电压等级的输配电系统中。
电缆的制造缺陷、外力破坏、环境等因素会带来绝缘老化的问题，严重时甚至将造成电缆绝缘损坏，利用介质损耗因数能有效判断电缆绝缘[2]的整体老化情况，提高电缆运行的供电可靠性。
因此，对电缆介质损耗因数的分析与研究对电缆的绝缘状态监测具有重要意义[3-5]。
考虑负荷特性的XLPE电缆绝缘老化程度研究杨亮1，周恺1，倪周2，黄宗武2，叶宽1，蔡瀛淼1，李春生1（1.国网北京电力科学研究院，北京100075；2.武汉大学电气与自动化学院，湖北武汉430072）摘要：为了规避传统介损在线监测法带来的电流传感器测量误差以及环境的影响，建立了基于泄漏电流矢量差的电缆相对绝缘老化程度的判断依据。
首先，分析了基于电缆不同连接方式的电缆介损；然后，在考虑电缆所接负荷的负荷特性的基础上，分析了泄漏电流的变化特性，得出了接地电流的变化量与泄漏电流的变化量相同，可以通过接地电流值的变化特性判断电缆绝缘老化程度的结论。
最后，利用仿真分析了改变电缆绝缘等效阻抗模拟电缆绝缘老化情况下，电缆泄漏电流与接地电流的变化特性，验证了理论分析的准确性与有效性。
关键词：XLPE电缆；介质损耗角；泄漏电流矢量差；负荷特性；连接方式；接地电流中图分类号：TM755文献标志码：A文章编号：2096-4145（2020）10-0113-07Analysis of XLPE Cable Insulation Aging Considering LoadCharacteristicsYANG Liang1，ZHOU Kai1，NI Zhou2，HUANG Zongwu2，YE Kuan1，CAI Yingmiao1，LI Chunsheng1（1.State Grid Beijing Electric Power Research Institute，Beijing100075，China；2.School of ElectricalEngineering and Automation，Wuhan University，Wuhan430072，China）Abstract:In order to avoid current sensor measurement error and the influence of environment caused by traditional dielectric loss online monitoring method，the paper establishes criterion for judging the relative aging degree of XPLE cable insulation based on leakage current vector difference.Firstly，the dielectric loss of the cable is analyzed based on different cable connections.Then the change characteristics of leakage current are analyzed on the basis of considering the cable load characteristics，concluding that the variation of grounding current is the same as that of the leakage current and that the variation of grounding current can be used to judge the aging degree.Finally，the leakage current and grounding current of the cable is analyzed by changing the equivalent impedance of the cable insulation to simulate the aging of the cable insulation，and the accuracy and effectiveness of the theoretical analysis is verified.Key words:XLPE cable；dielectric loss angle；leakage current vector difference；load characteristics；connection mode；grounding current基金项目：国家重点研发计划资助项目（2017YFB0902904）；国网北京市电力公司科技项目（52022318001J）Project Supported by National Key R＆D Program of China（2017YFB0902904）；State Grid Beijing Electric Power CompanyScience and Technology Project（52022318001J）传统介损在线监测法[6-7]判断XLPE电缆的绝缘特性时，存在电流传感器的测量误差以及环境的影响。
10kV交联聚乙烯电缆绝缘老化超低频介损试验的研究
10kV交联聚乙烯电缆绝缘老化超低频介损试验的研究李宗辉陈林艳陈艺伟（国网福建省电力有限公司泉州供电公司，福建泉州 362000）摘要本文主要介绍超低频介损局放测试技术在10kV交联聚乙烯电缆的应用。
根据国际电工委员会IEEE 400.2—2013屏蔽电缆超低频（小于1Hz）现场测试指南，对测试数据进行了分析，并对泉州地区19条老旧电缆进行超低频介损局放试验。
结果显示，19个中的6个电缆处于关注或者检修状态，部分电缆中发现水树枝。
这些电缆如果继续投运，将极有可能发生故障导致停电。
超低频介损测试可以有效评估交联聚乙烯电缆的绝缘老化状态，进而为配电检修提供指导，有助于提升配电网的安全性和可靠性。
关键词：超低频介损；ccc电缆；水树；配电网Study on ultra-low frequency dielectric loss detection of10kV cross-linked polyethylene aged cableLi Zonghui Chen Linyan Chen Yiwei(State Grid Fujian Electric Power Company Quanzhou Power Supply Company, Quanzhou, Fujian 362000) Abstract This paper mainly introduces the application of ultra-low frequency dielectric loss partial discharge test technology in 10kV XLPE cable. Through the ultra-low frequency dielectric loss partial discharge test of 19 old cables in Quanzhou area. According to IEEE 400.2—2013, the test data are analyzed. The results show that 6 of the 19 cables are in the state of concern or maintenance, and some of the cables are found with water branches. If these cables continue to be put into operation, there is a high probability of failure leading to power failure. Ultra low frequency dielectric loss test can effectively evaluate the insulation aging state of XLPE cable, provide guidance for distribution maintenance, and help to improve the safety and reliability of distribution network.Keywords：ultra-low frequency (ULF) dielectric loss detection; cross-linked polyethylene (XLPE) cable; water-tree; power grid随着城市发展和美化市容的需要，电缆线路已经越来越受到人们的青睐。
交联聚乙烯电缆绝缘老化试验及其检测技术
交联聚乙烯电缆绝缘老化试验及其检测技术王天1，白银浩1，吕中宾1，王钎宇2，姚利娜2（1.国网河南省电力公司电力科学研究院，河南郑州450052；2.郑州大学电气工程学院，河南郑州450001）摘要：为了更好地研究交联聚乙烯（XLPE）电缆的绝缘老化特性，需在实验室条件下对其进行老化试验，本文总结了目前对XLPE电缆的绝缘老化试验及其检测技术的研究进展。
首先对交联聚乙烯电缆的常见老化类型和现象进行了介绍，阐述了目前对于水树老化和电树老化生长机理及影响因素方面的研究成果；其次介绍了在实验室条件下对XLPE电缆进行加速老化试验的方法和该试验对电缆的影响；然后对目前电缆绝缘老化的检测方法进行了简要分类，介绍了各种方法的原理、适用条件和优缺点以及各个阶段绝缘检测的特点和适用方法；此外，总结了目前对于水树老化和电树老化的抑制方法和原理；最后对电缆绝缘老化相关问题进行了探讨，展望了未来研究的发展方向。
关键词：交联聚乙烯电缆；绝缘老化；水树老化；电树枝；状态检测中图分类号：TM215文献标志码：A文章编号：1009-9239（2022）06-0006-10DOI:10.16790/ki.1009-9239.im.2022.06.002Progress in Insulation Ageing Test andDetecting Technology of XLPE CableWANG Tian1,BAI Yinhao1,LÜZhongbin1,WANG Qianyu2,YAO Lina2(1.Electric Power Research Institute of State Grid Henan Electric Power Company,Zhengzhou450052,China;2.School of Electrical Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou450001,China)Abstract:In order to research the insulation ageing characteristics of cross-linked polyethylene(XLPE)cables,it is necessary to perform ageing tests under laboratory conditions.In this paper,the current research progress on insulation ageing tests and detection techniques of XLPE cables was reviewed.Firstly,the common ageing types and phenomena of XLPE cables were introduced,and the current research results on the growth mechanism and influencing factors of water tree ageing and electrical tree ageing were elaborated.Secondly,the accelerated ageing test methods for XLPE cables under laboratory conditions and their effect on cables were introduced.Then,the current detection methods of cable insulation ageing were briefly classified,the principle,applicable conditions, and advantages and disadvantages of each methods and the characteristics and application method of each insulation detection stage were introduced.Finally,the problems related to cable insulation ageing and their future research directions were discussed.Key words:XLPE cable;insulation ageing;water tree ageing;electric tree branch;condition detecting0引言随着我国国民对用电需求的不断增加，电力电缆的重要性也日益提高。
电线电缆绝缘材料及护套材料的老化分析
电线电缆绝缘材料及护套材料的老化分析电线电缆是传输电力或信号的重要设备，而绝缘材料和护套材料则是保障电线电缆正常工作的关键部分。
然而随着时间的推移，电线电缆中的绝缘材料和护套材料也会发生老化，导致其性能下降，甚至影响整个电线电缆的安全可靠运行。
对电线电缆中的绝缘材料和护套材料的老化进行分析十分重要。
本文将对电线电缆中常见的绝缘材料和护套材料的老化情况进行分析，并讨论其影响和预防措施。
一、绝缘材料的老化分析1. 电线电缆中常见的绝缘材料有聚乙烯（PE）、交联聚乙烯（XLPE）、交联聚氯乙烯（XLPE）、聚氯乙烯（PVC）等。
这些材料在长时间的工作中会受到环境温度、潮湿、紫外线、氧气和化学物质的影响，从而导致老化。
2. 绝缘材料的老化主要表现为机械性能和电气性能的下降。
机械性能包括拉伸强度、抗冲击性、弯曲性能等的减弱，而电气性能包括绝缘电阻、介电损耗等的增加。
这些老化现象会影响电线电缆的安全可靠工作。
3. 绝缘材料的老化是一个渐进过程，通常经过数十年的使用后才会显现出严重的老化症状。
在生产、安装和使用过程中，需要密切关注绝缘材料的老化情况，定期进行检测和评估，以确保电线电缆的安全运行。
2. 护套材料的老化会导致电线电缆的机械保护性能下降。
特别是在户外暴露的电线电缆中，经常受到紫外线和氧气的影响，从而加速了护套材料的老化。
这样的老化状况会影响电线电缆的使用寿命和安全性能。
三、绝缘材料和护套材料的老化影响及预防措施1. 老化绝缘材料和护套材料会影响电线电缆的安全运行，增加了电线电缆的故障风险。
为了预防老化给电线电缆带来的安全隐患，需要加强对绝缘材料和护套材料的质量控制，确保其符合相关的标准和规范。
2. 定期对电线电缆中的绝缘材料和护套材料进行检测和评估，对老化严重的电线电缆及时更换或修复，以延长电线电缆的使用寿命。
3. 在设计和安装电线电缆时，应考虑到绝缘材料和护套材料的老化特性，选择适合的材料和结构，提高电线电缆的抗老化能力。
过氧化物交联聚乙烯料的耐湿热老化性能研究与改进
过氧化物交联聚乙烯料的耐湿热老化性能研究与改进摘要：本文对过氧化物交联聚乙烯（XLPE）料的耐湿热老化性能进行研究，并提出了改进措施。
通过实验观察，我们发现XLPE料在湿热环境中容易发生老化，导致材料性能下降。
为了解决这一问题，我们尝试了不同的改进方案，并对比分析了它们的优缺点。
结果显示，采用添加抗氧剂的方法可以显著提高XLPE料的耐湿热老化性能。
1. 引言过氧化物交联聚乙烯（XLPE）作为一种重要的绝缘材料，在电力行业得到了广泛应用。
然而，由于XLPE料在湿热环境中容易老化，其使用寿命受到了一定的限制。
为了提高XLPE料的耐湿热老化性能，本文进行了一系列的研究和实验，旨在找到有效的改进措施。
2. 实验方法在本次研究中，我们选择了常见的湿热老化试验方法进行实验。
具体而言，我们将样品置于高温高湿的环境中，并定期观察和测试材料的性能变化。
同时，我们还针对不同的改进方案设置了对照组，以比较其效果。
3. 实验结果与讨论经过一系列实验观察和数据分析，我们发现XLPE料在湿热环境中的老化现象较为明显。
在经过长时间的湿热老化后，材料的物理性能和电气性能均发生了不同程度的下降。
然而，通过添加适量的抗氧剂，可以显著改善XLPE料的耐湿热老化性能。
抗氧剂可以有效抑制过氧化物的生成，减少材料老化过程中的氧化反应，从而延缓材料老化速度。
4. 方案改进针对XLPE料的耐湿热老化问题，我们提出了以下改进方案：4.1 添加抗氧剂通过实验比对，我们发现添加适量的抗氧剂是提高XLPE料耐湿热老化性能的有效方法。
合适的抗氧剂选择和加入量控制是关键，过少或过多都可能导致不理想的结果。
4.2 材料结构改进我们还可以通过调整XLPE料的结构来改善其耐湿热老化性能。
例如，改变交联度、摩擦因数等参数，以增强材料的抗老化性能。
4.3 工艺改进在生产过程中，我们可以优化加工工艺，如控制温度、时间等因素，以减少材料的老化速度。
此外，适当的后处理工艺也可以提高XLPE料的耐湿热老化性能。
电线电缆绝缘材料及护套材料的老化分析
电线电缆绝缘材料及护套材料的老化分析电线电缆是现代生活中常见的电气设备和用具，其安全可靠的使用对于保障电气设备的正常运行和延长使用寿命至关重要。
长期使用和外界环境的影响会使电线电缆的绝缘材料和护套材料发生老化现象，进而导致绝缘性能下降，安全隐患增加。
对电线电缆绝缘和护套材料的老化进行分析和研究，对于及时检测和维护电线电缆设备的健康状态具有重要的意义。
电线电缆通常由绝缘层和护套层两部分组成，绝缘材料是电线电缆中非常重要的一部分，主要用于隔离和保护导线或电缆，以防止电流外泄和能量损耗，同时也可以防止电气设备和使用者受到电击伤害。
常见的绝缘材料有橡胶、聚氯乙烯（PVC）、交联聚乙烯（XLPE）等。
绝缘材料老化是由于外界因素如日光、湿气、热量等的作用下，材料中的物理、化学结构发生改变而引起的。
老化的主要表现为材料的外观变化，如颜色变深、断裂、表面龟裂等，内部化学性能的变化，如力学性能的降低、介电性能的变差、绝缘耐压能力的下降等。
针对绝缘材料的老化问题，目前有两种常见的老化分析方法：加速老化实验和老化物质分析。
加速老化实验是利用人工手段制造一定条件，将电线电缆材料暴露在高温、高湿、高压、高压电场等环境中，模拟真实使用条件下的老化过程。
通过对不同条件下的老化试验进行对比和分析，可以评估绝缘材料的老化程度和性能变化情况。
加速老化实验常用的方法有恒温老化法、氧气老化法、光老化法等。
老化物质分析是通过对老化电线电缆材料中的化学成分进行分析和检测，来了解和评估绝缘材料老化的程度和性能变化。
常见的分析方法有红外光谱法、扫描电子显微镜法、拉曼光谱法等。
这些方法可以对绝缘材料中的有机物和无机物进行定性和定量分析，进而揭示绝缘材料老化的原因和机理。
在实际的电线电缆绝缘和护套材料老化分析中，需要综合运用以上两种方法，以便全面了解绝缘材料的老化情况。
通过加速老化实验可以模拟真实环境中的老化过程，提供定量的老化程度指标；而通过老化物质分析可以评估绝缘材料的化学性质和结构变化，为制定维护方案提供依据。
交联聚乙烯电力电缆绝缘老化机理
交联聚乙烯电力电缆绝缘老化机理摘要：本文包含交联聚乙烯电力电缆绝缘老化机理的基本知识。
通过概念解释和要点讲解，了解影响交联聚乙烯电力电缆绝缘性能变化的因素，掌握交联聚乙烯连理电缆绝缘老化机理。
关键词：因素；老化机理及形态电缆绝缘材料的绝缘性能随时间的增加发生不可逆下降的现象称为绝缘老化。
其表现形势主要有击穿强度降低，介质损耗增加，机械性能或其他性能下降等。
一、影响交联聚乙烯电力电缆绝缘性能的因素1.制造工艺和绝缘原材料（1）制造厂家所用绝缘材料或制造过程中侵入水分及其他杂质，都将引起结缘性能降低。
（2）制造工艺落后（如湿法交联）导致交联绝缘层中遗留下水分，起泡或致屏蔽层不能均匀紧贴在主绝缘上，产生微笑的缝隙，都将降低交联电缆的绝缘性能。
2．运行条件（1）运行电压不正常，电压越高，击穿电压越低。
电压作用时间足够长时，则易引起击热穿或电老化，使电缆绝缘击穿电压急剧下降。
（2）超负荷运行，电缆过热，当温度高达至一定值时，绝缘的击穿电压将大幅度下降。
（3）电压性质对电缆绝缘也有影响：冲击击穿电压较工频击穿电压高；直流电压下，介质损耗小，击穿电压较工频击穿电压高；高频下局部放电严重，发热严重，其击穿电压最低。
（4）交联绝缘是固体绝缘，其累计效应也不容忽视。
多次施加同样幅值的电压，每次产生一定程度的绝缘损伤，而不像油浸类绝缘有一定的自愈能力，因此其损伤可逐步积累，最后导致交联绝缘彻底击穿。
（5）任何外力破坏，机械应力损伤，都将使电缆的整体结构受到破坏而导致水分及其他有害杂质侵入，可迅速降低交联绝缘的击穿强度。
二、交联聚乙烯电力电缆绝缘老化机理及形态在电场的长时间作用下逐渐使绝缘介质的物理、化学性能发生不可逆的劣化，最终导致击穿，即称老化。
电老化的类型有电离性老化，电导性老化和电解性老化。
前两种主要在交变电场下产生，后一种主要在直流电场下产生。
有机介质表面绝缘性能破坏的表现，还有表面漏电起痕。
1.电离性老化在绝缘介质夹层或内部如果存在气隙或气泡，在交变电场下气隙或气泡的场强较临近绝缘介质内的场强大得多，而气体的起始电离场强又比固体介质低的多，所以在该气隙或气泡内很容易发生电离。
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水树 ； 窀树 ； 建议
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交 联 聚 甏烯 电 缆 绝 缘 老 化 ； 电 缆 故 障 ；
１绝缘 老化概 况
Ｘ Ｐ 电 缆线 路 除 外 力破 坏造 成 故 障 ， ＬＥ 般 在 运 行 较 长 时 间 后 出现 绝 缘 损 坏 故 障 的原 因往往是绝缘老化导致击 穿。在对全 国主 要 城 市 １６ ＸＬ Ｅ电缆 运 行 维 护单 位 ２家 Ｐ １ Ｖ 以 上 的 电缆 （ ０ｋ 总长 度 ９ ０ ０ ｋ ） １ ０ ｉ 运 ｎ 行 状 态进 行 调查 统 计和 故 障原 因分 析 发现 ， １ — ２ ｋ 电缆 的 平 均 运行 故障 率 ２ ０ 年 ０ ２０ Ｖ ０１ 为 ５ 次 ／（ 公里 ・ ） ．２ 百 年 。
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（） １ 由于 机 械 应 力 的破 坏 使 ＸＬ Ｅ Ｐ 绝缘 产 生 应 变 造成 气 隙 和裂 纹 ， 引 发 电树 枝放
电 。Ｊ Ｊ 力一 方 面 是 因 为 电缆 生 产 、 设 ｆ械 ・ Ｌ 敷 运 行 中 不 町避 免地 弯 曲 、托 伸 等 外 力产 串 废 力 ，另 方 面 是 由干 电缆 在 运 行 中 电动 力 埘 绝缘 产生 的应 力 。 （ ）气 隙放 电造 成 电树 枝 的 发展 。现 ２ 代 的 生 产 工 艺 管 可 以 消除 交联 电缆 生 产 线巾某些宏观的气隙 ， 但仍有 １ ０ Ｉ或 ～ｌ Ｔ Ｉ 少 量 的 ２ ～３ ｍ 的 气隙 形 成 的 微观 多扎 ０ ０ 结 构 。 多孔结 构 中 的放 电形 式 牛 要以 电晕 放 ｒ 为 ｌ 通 道 中 的放 电所 产 生 的气 体 压 乜 丰。 力 增加 ，导敛 了埘 枝 的扩 展和 形 状 的 变 化 。 （） ３ 场致发射效应导致树枝性放 电。 在 高 电 场 作 用 下 ，电 极 发射 的 电 子 山于 隧 道 效 应 注 入 绝缘 介 质 ， 电 子 在 注 入过 程 中获 得 足 够 的 动 能 ，使 电 子 不 断地 与 介 质碰 撞 引 起 介 质破 坏 ，导 致 树 枝放 电 。 （ ）缺 陷 。缺 陷 主 要 是导 体 屏蔽 卜的 ４ 节 疤 和 绝 缘 屏 蔽 中 的毛 刺 以 及绝 缘 内的 杂 质 和 空穴 。 些 缺 陷 使 绝缘 内 的 电场 集 小 ， 这 局部 场 强 提 高 。 引起 场 致 发射 ， 致树 枝 性 导
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绝 缘 老 化 是 引 起 高 压 交联 聚 乙 烯 （简称 ￣ Ｐ ） 电缆 线路 故障的主要 原因 ，为探 讨此 ＬＥ 问题 ，概 述 了国内外 高压 ｘ Ｐ Ｌ Ｅ电缆 线路 在运 行 中绝 缘老 化 引起 系统故障 的统计 一 ，就 睛况
２ ２局 部 放 电 ． 在 电压 的作 用 下 ，绝 缘 结 构 内部 的 气
９０ ℃ 。
比 ， 耐 强度 却 低 丁绝 缘 材 料 ， 其 因此 当局 部 电场 较 高时 ， 在 绝缘 薄 弱 环 节 处 形 成 局 部放 电从 而 引起 介 质 的游 离 击 穿 。 局部放电的影响 ： （ ）局部放电引起 绝缘材料 ｑｆ 学键 １ ， Ｌ 的分 离 、裂 解 和 分 子结 构 的 破 坏 。 （ ）放 电点 热 效 应 引起 绝 缘 的 热 裂 解 ２ 或促 进 氧化 裂 解 ，增 人 了介 质的 电导 和 损 耗产 生 恶 性 循 环 ，加速 老化 过 程 。 （） 电过 程 生 成 的 臭 氧 、氮 氧化 物 遇 ３放 到水 分生 成 硝酸 化 学 反 应 腐 蚀 绝 缘 体 ， 导 致绝 缘 性 能 劣 化 。 （ ）放 电过 程 的 高 能 辐 射 ， 使绝 缘 材 ４ 料变脆。 （ ）放 电时 产 生 的 高 压 气体 引起 绝 缘 ５ 体 开 裂 ，并 形 成 新 的放 电点 。 由于局部放电侵蚀绝缘 ，以致发生老 化 形 态 ，而 使 绝缘 性 降 低 ， 致 绝 缘 击 穿 。 导 ２ ３ 电树 枝 ． 主要 是 由于 绝 缘 内部 放 电产 生 的 细 微 开裂， 形成细小的通道 ， 其通道 内空 ， 管壁 上 有 放 电 产生 的碳 粒痕 迹 。 通 道 分 支 少而 清 晰 ， 旱树 枝 状 。 电扣 枝 按 产 牛 的 桃 理分 为以 下 几 种 类 叶
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２绝缘 老化 分析
绝 缘老 化 是 材 料 性 能 发生 不可 逆 转 的 改 变 ， 导 致 绝缘 性 能 的 降 低 。 响 老 化 的 并 影 因素 般 涉 及热 、 、 境 等 方面 。 电 环 根据 实 际运 行 经 验 来 看 Ｘ Ｐ Ｌ Ｅ电缆 的 老 化 原 因 主 要有 以 下 儿 方面 ：热老 化 、 部放 电 、 局 电树 枝 、水 树 、机 械 损 伤等 。 ２ １热 老 化 ． ＸＬ Ｅ绝 缘 物 在 长 时 『高 温作 用 Ｐ 白 Ｊ 于过 热 氧 化 发生 质变 ，物 理 特 性 （ 张 性 、 抗 伸 长 等 ） 电 气特 性 （ 损 、绝 缘 击 穿 电 压 和 介 等 ） 降 低 ， 而导 致绝 缘 击 穿 。 均 从 同时 ＸＬ Ｅ Ｐ 绝 缘 物 在 高 温 下 ，水 树 枝 里 可 能发 生 显著 的氧 化 ， 致 吸 水性 增 大 ，导电性 增 高 ， 导 最 终 热 击 穿； Ｌ Ｅ电缆运 行 温 度 一 般 不超 过 ＸＰ