CN102682871B - 一种电力电缆绝缘老化的自由基清除剂及其自动愈合方法 - Google Patents
一种电力电缆绝缘老化的自由基清除剂及其自动愈合方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102682871B CN102682871B CN201210168349.7A CN201210168349A CN102682871B CN 102682871 B CN102682871 B CN 102682871B CN 201210168349 A CN201210168349 A CN 201210168349A CN 102682871 B CN102682871 B CN 102682871B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- radical scavenger
- free radical
- cable
- parts
- free
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Organic Insulating Materials (AREA)
- Processing Of Terminals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种电力电缆绝缘老化的自由基清除剂及其自动愈合方法，其特点是包括以下步骤：将2,-甲基-4,6-双(辛硫基亚甲基)苯酚10～20份、十二烷基苯磺酸5～10份、硅氧烷修复液10～20份混合均匀得到自由基清除剂，再将上述混合均匀的自由基清除剂与溶剂50～75份充分混合均匀，通过超声波分散机和砂磨分散机联合进行分散，获得自由基清除剂的分散液；然后采用空气压缩机将空气压缩，使注入压强为0.1～0.8MPa，经过滤瓶过滤后，将上述自由基清除剂的分散液加入自由基清除剂溶液罐中，自由基清除剂溶液在压力作用下进入交联聚乙烯电缆缆芯，经0.5～4h后停止注入。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力电缆绝缘老化的自由基清除剂及其自动愈合方法，属于电缆运行维护技术领域。
背景技术
交联聚乙烯（XLPE）电力电缆因其可靠的电气及机械性能，在我国城市电网中得到了广泛的应用。根据国网公司2009年统计数据，运行超过10年的XLPE电力电缆占总铺设电缆的比例近40%。绝缘老化事故在电缆停电事故中占第2位，严重威胁电网安全。
运行电缆的绝缘老化并不直接导致其击穿破坏，电缆的老化过程通常可分为初期、中期和晚期。在老化初期，运行电缆仅仅是在运行环境中缓慢地氧化，导致XLPE绝缘的亲水性增强，形成较小的水珠聚集。在老化中期，因为小水珠聚集后导致在绝缘界面处的电场应力增强，水珠会逐步连接，形成水树区域。在老化后期，随着水树的生长，尖端电场加强，最终将诱发电树，从而引发电缆绝缘本体的击穿。当然，并非所有的电缆破坏都遵循这一过程，但在老化早期，因为绝缘老化形成亲水性的空洞，这是普遍存在的现象，并非所有的老化都会导致击穿。因此，针对大量早期埋入地的XLPE电缆，这些电缆或多或少都存在老化问题，全部更换这些老化电缆的成本令供电企业难以承受，而且这些电缆并不一定会导致绝缘本体的击穿事故发生。如果目前大量的早期绝缘老化的运行电缆，其绝缘缺陷能够自动愈合，避免大的水树生成或诱发意外的击穿，这将是一项有意义的工作。
针对电力电缆绝缘老化后的水树问题，国内外科研工作者对于水树机理及抑制措施进行了许多研究，主要采用的是硅氧烷进行绝缘修复的方法。美国Utilx公司通过硅氧烷和催化剂与XLPE电缆里面的微水反应，反应后残留的硅树脂将微空隙填充，从而延长电缆寿命。实践证明，该技术能有效延长老化电缆寿命10-15年时间（Glen J. Bertiniand Gary A. Vincent . Rejuvenation Reformulated. ICC SubA, May 8, 2007）。国内天津电力科学院的朱晓辉等人采用的电缆修复液有效成分为硅氧烷、脱水异丙醇溶剂和催化剂，修复液遇水后生成胶状物质附着在受损电缆绝缘内，在一定程度上修复了水树缺陷（朱晓辉. 修复水树老化XLPE电缆的修复液注入技术. 高电压技术, 2004,30(136):16-17）。此外，发明专利交联电缆修复液注入系统（中国专利 200410072791.5）、交联聚乙烯电力电缆带电修复装置及其带电修复方法（中国专利: 201010028136.5）主要是提出了新的修复装置及方法，提高交联电缆修复液的注入质量。
过去的水树修复技术通常是待电缆已经形成水树后再进行绝缘修复，目前授权的发明专利交联聚乙烯电力电缆纳米修复装置及方法（中国专利 201010194697.2）是针对该项技术。但是，根据我们前期研究和调查发现，目前大量的电缆运行10年后并没有形成大量的水树，而且即使形成了水树，我们也很难在不停电的情况下检测到，且在水树形成的初期也不会对电缆的运行有任何不良影响。因此，过去的技术的前提是需要等电缆形成水树后进行修复，而且必须要通过专门的仪器进行检测，而且修复后水树可能会继续生长。因此，水树修复技术在实际使用中仍然有很多不便。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种电力电缆绝缘老化的自由基清除剂及其自动愈合方法，其特点是在运行到一定年限的电力电缆，预先通过压力注入系统从电缆的缆芯注入自由基清除剂溶液，在运行过程中能够避免或抑制缺陷的形成，实现绝缘缺陷的自动愈合，从而延缓XLPE电缆绝缘老化，延长电缆的使用寿命，减少意外的击穿事故。
本发明者发现运行电缆的老化中间产物是自由基。自由基是含有一个不成对电子的原子或原子团，具有较强的氧化性。自由基非常活泼，很容易与其他物质发生化学反应。自由基包括超氧阴离子（O2 －·）、过氧化氢分子（H2O2）、羟自由基（OH·）、氢过氧基（HO2 －·）、烷过氧基（ROO·）、烷氧基（RO·）、单线态氧（1O2）、氢自由基（H·）和有机自由基（R·）等。其中羟基自由基（·OH）具有极强的氧化能力。研究表明，大部分有机物的老化现象都和自由基这一中间产物有关。XLPE电缆绝缘是一种高分子有机聚合物材料，绝缘材料在电化学老化和电物理老化的共同作用下，聚合物产生化学氧化反应，其最后结果是生成了亲水性的羧基、羟基等基团，此外，绝缘内水的分解生成过氧化氢分子形成自由基。因此，在电场、水分和离子等的长期协同作用下，聚合物会发生化学反应形成自由基，自由基可以连续传递而出现连锁反应，其强氧化性使高分子聚合物的C-C键断裂，导致材料裂解形成一些微小的缝隙或空洞，最终发展成危害绝缘的水树或者电树。
自由基清除剂是一种抗氧化剂，能够捕获自由基，抑制自由基扩散，活性强的自由基清除剂能阻止连锁反应的开始。电缆主绝缘中存在氧分子，氧分子与高分子有机物反应产生自由基，而自由基清除剂能捕捉过氧化物自由基而中断连锁反应，阻止高分子有机物的氧化，抑制交联聚乙烯的进一步降解。自由基清除剂能够有效地抑制水树增长，也可有效地抑制均匀电场下的电老化，提高极不均匀电场中电缆的树枝起始电压，实现电缆绝缘缺陷的自愈，从而延长电缆寿命。
本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。
运行电力电缆绝缘老化的自由基清除剂的起始原料由以下组分组成：
自由基清除剂 25～50份
溶剂 50～75份。
其中，自由基清除剂为2,-甲基-4,6-双(辛硫基亚甲基)苯酚、十二烷基苯磺酸和硅氧烷修复液三种成分。
溶剂为丙酮、氯仿、乙醇、乙酸乙酯、正己烷、甲醇、二氯甲烷或甲苯中的任一种。
运行电力电缆绝缘老化的自由基清除剂的自动愈合方法包括以下步骤：
（1）自由基清除剂溶液的配制
将2,-甲基-4,6-双(辛硫基亚甲基)苯酚10～20份、十二烷基苯磺酸5～10份、硅氧烷10～20份混合均匀得到自由基清除剂，然后将上述混合均匀的自由基清除剂与溶剂50～75份充分混合均匀，通过超声波分散机和砂磨分散机联合进行分散，获得自由基清除剂的分散液；
（2）采用压力注入系统对电缆施加自由基清除剂溶液
采用空气压缩机将空气压缩，使注入压强为0.1~0.8MPa，经过滤瓶过滤后，将上述自由基清除剂的分散液加入自由基清除剂溶液罐中，自由基清除剂溶液在压力作用下进入交联聚乙烯电缆缆芯，经0.5~4h后停止注入。
性能测试
通过对10kV XLPE电缆试样做击穿电压试验和老化后电缆切片的水树长度来说明本发明的实际效果。
1）击穿电压试验
由于实验数据具有分散性，需对多个样本数据进行概率统计计算出击穿电压再进行比较。取XLPE电缆试样12支，将其中6支试样注入自由基清除剂，另外6支不注入。对电缆试样施加3.94kV/mm的工频起始电压5min，然后以每5min为间隔，1.57kV/mm为一级逐级升高电压，直到电缆击穿或者达到43.31kV/mm为止。根据Weibull分布，以概率0.632对应的电压为击穿电压，未注入自由基清除剂的电缆试样击穿电压为18.3kV，注入自由基清除剂的电缆试样击穿电压为22.5kV，击穿电压提高了23%。
2）电缆切片水树生长情况
为了对比注入与未注入自由基清除剂的电缆老化后水树的生长情况，对电缆试样进行老化，再将电缆切片用显微镜观察绝缘层中水树的长度。取10支电缆试样，将其中5支试样注入自由基清除剂，另外5支不注入。在电缆外半导电层插入针电极，针电极施加400Hz、7.5kV电压，加压600小时后停止老化。在电缆试样针孔附近切取厚2mm±0.02mm的切片，用显微镜放大160倍后观察，没有施加自由基清除剂的电缆绝缘层水树生长情况如图1所示，水树枝的长度为228μm,宽度为101μm。注入自由基清除剂的电缆绝缘层水树生长情况如图2所示，水树枝的长度68μm，宽度为46μm。注入自由基清除剂的电缆的水树长度约为未注入电缆的30%，宽度为未注入电缆的45%。说明注入自由基清除剂的电缆绝缘层中水树的生长速率明显减小。
本发明具有如下优点：
1. 自由基清除剂是液体，便于控制本身的品质纯度，并且容易在电缆中渗透，能单独使用，也能与其他协同电压稳定剂一起使用。
2. 技术先进、安全稳定，实施时间短，抗老化效果明显。
3. 不需要预先诊断电缆是否有水树，具有长期持续的抗老化作用。
4. 在电缆绝缘老化前或初期，自由基清除剂就能发挥作用，抑制老化加剧，起到预防作用。
5. 在绝缘老化以后，亦能即使填补水树空洞，起到修复作用。
附图说明
图1为没有施加自由基清除剂的水树生长
图2为注入自由基清除剂后的水树生长
图3为交联聚乙烯电缆击穿时间Weibull分布图
具体实施方式
下面通过实例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
1. 制备自由基清除剂溶液
将2,-甲基-4,6-双(辛硫基亚甲基)苯酚10份、十二烷基苯磺酸5份、硅氧烷10份与丙酮50份充分混合均匀，通过超声波分散机和砂磨分散机联合进行分散，获得自由基清除剂分散液。
2. 采用压力注入系统对电缆施加自由基清除剂溶液
采用空气压缩机将空气压缩，使注入压强为0.1MPa，经过滤瓶过滤后，将上述自由基清除剂的分散液加入自由基清除剂溶液罐中，自由基清除剂溶液在压力作用下进入交联聚乙烯电缆缆芯，经4h后停止注入。
3.性能测试
取12支电缆试样，其中6支注入自由基清除剂溶液，另外6支不注入，对这12支电缆进行工频耐压试验，在电缆半导电层插入针电极，缆芯接地。对电缆持续施加50Hz、18kV电压，直到电缆击穿为止，记录加压时间。根据Weibull分布求出注入自由基清除剂的电缆寿命为19小时，未注入的电缆寿命为2.5小时，由此可见，注入自由基清除剂以后电缆寿命明显提高。
实施例2
1. 制备自由基清除剂溶液
将2,-甲基-4,6-双(辛硫基亚甲基)苯酚15份、十二烷基苯磺酸8份、硅氧烷15份与氯仿50份充分混合均匀，通过超声波分散机和砂磨分散机联合进行分散，获得自由基清除剂分散液。
2. 采用压力注入系统对电缆施加自由基清除剂溶液
采用空气压缩机将空气压缩，使注入压强为0.2MPa，经过滤瓶过滤后，将上述自由基清除剂的分散液加入自由基清除剂溶液罐中，自由基清除剂溶液在压力作用下进入交联聚乙烯电缆缆芯，经3h后停止注入。
3.性能测试
取10支电缆试样，其中5支注入自由基清除剂，另外5支未注入，对这10支电缆施加400Hz、7.5kV电压，老化600h后切片，用显微镜放大160倍后观察水树生长情况，注入自由基清除剂的电缆绝缘层水树的长度比未注入自由基清除剂的电缆绝缘层水树短40%，且水树枝内有胶状物质生成。经以上观察可以说明：自由基清除剂充分渗透到了绝缘层水树枝中，并与水发生反应的生成物填充了水树通道，从而使绝缘缺陷实现自动愈合。
实施例3
1. 制备自由基清除剂溶液
将2,-甲基-4,6-双(辛硫基亚甲基)苯酚20份、十二烷基苯磺酸10份、硅氧烷20份与乙醇50份充分混合均匀，通过超声波分散机和砂磨分散机联合进行分散，获得自由基清除剂分散液。
2. 采用压力注入系统对电缆施加自由基清除剂溶液
采用空气压缩机将空气压缩，使注入压强为0.3MPa，经过滤瓶过滤后，将上述自由基清除剂的分散液加入自由基清除剂溶液罐中，自由基清除剂溶液在压力作用下进入交联聚乙烯电缆缆芯，经2h后停止注入。
实施例4
1. 制备自由基清除剂溶液
将2,-甲基-4,6-双(辛硫基亚甲基)苯酚10份、十二烷基苯磺酸10份、硅氧烷10份与乙酸乙酯70份充分混合均匀，通过超声波分散机和砂磨分散机联合进行分散，获得自由基清除剂分散液。
2. 采用压力注入系统对电缆施加自由基清除剂溶液
采用空气压缩机将空气压缩，使注入压强为0.4MPa，经过滤瓶过滤后，将上述自由基清除剂的分散液加入自由基清除剂溶液罐中，自由基清除剂溶液在压力作用下进入交联聚乙烯电缆缆芯，经1h后停止注入。
实施例5
1. 制备自由基清除剂溶液
将2,-甲基-4,6-双(辛硫基亚甲基)苯酚20份、十二烷基苯磺酸10份、硅氧烷20份与甲苯70份充分混合均匀，通过超声波分散机和砂磨分散机联合进行分散，获得自由基清除剂分散液。
2. 采用压力注入系统对电缆施加自由基清除剂溶液
采用空气压缩机将空气压缩，使注入压强为0.8MPa，经过滤瓶过滤后，将上述自由基清除剂的分散液加入自由基清除剂溶液罐中，自由基清除剂溶液在压力作用下进入交联聚乙烯电缆缆芯，经0.5h后停止注入。
Claims (2)
1.一种电力电缆绝缘老化的自由基清除剂，其特征在于该自由基清除剂的起始原料由以下组分组成,并按重量份计为：
自由基清除剂 25～50份
溶剂 50～75份；
其中，自由基清除剂为2,-甲基-4,6-双(辛硫基亚甲基)苯酚、十二烷基苯磺酸和硅氧烷修复液三种成分；溶剂为丙酮、氯仿、乙醇、乙酸乙酯、正己烷、甲醇、二氯甲烷或甲苯中的任一种。
2.如权利要求1所述电力电缆绝缘老化的自由基清除剂的自动愈合方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
（1）自由基清除剂溶液的配制
将2,-甲基-4,6-双(辛硫基亚甲基)苯酚10～20份、十二烷基苯磺酸5～10份、硅氧烷修复液10～20份混合均匀得到自由基清除剂，然后将上述混合均匀的自由基清除剂与溶剂50～75份充分混合均匀，通过超声波分散机和砂磨分散机联合进行分散，获得自由基清除剂的分散液；
（2）采用压力注入系统对电缆施加自由基清除剂溶液
采用空气压缩机将空气压缩，使注入压强为0.1～0.8MPa，经过滤瓶过滤后，将上述自由基清除剂的分散液加入自由基清除剂溶液罐中，自由基清除剂溶液在压力作用下进入交联聚乙烯电缆缆芯，经0.5～4h后停止注入；
其中，溶剂为丙酮、氯仿、乙醇、乙酸乙酯、正己烷、甲醇、二氯甲烷或甲苯中的任一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210168349.7A CN102682871B (zh) | 2012-05-28 | 2012-05-28 | 一种电力电缆绝缘老化的自由基清除剂及其自动愈合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210168349.7A CN102682871B (zh) | 2012-05-28 | 2012-05-28 | 一种电力电缆绝缘老化的自由基清除剂及其自动愈合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102682871A CN102682871A (zh) | 2012-09-19 |
| CN102682871B true CN102682871B (zh) | 2014-03-26 |
Family
ID=46814648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210168349.7A Active CN102682871B (zh) | 2012-05-28 | 2012-05-28 | 一种电力电缆绝缘老化的自由基清除剂及其自动愈合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102682871B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107011613A (zh) * | 2017-04-20 | 2017-08-04 | 安徽春辉仪表线缆集团有限公司 | 一种无机纳米粒子复合硅氧烷的交联聚乙烯电缆修复液及其制备方法 |
| CN108680431B (zh) * | 2018-03-23 | 2020-12-08 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种电缆护套材料自愈合性能的评价方法 |
| CN109100621B (zh) * | 2018-06-21 | 2021-02-26 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 电缆外半导电层和铝护套间的灼伤模拟测试方法及其结构 |
| CN111793233A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-10-20 | 四川大学 | 具有抗电树性能的电力电缆绝缘老化修复液及其制备方法与应用 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110240064A1 (en) * | 2002-09-09 | 2011-10-06 | Reactive Surfaces, Ltd. | Polymeric Coatings Incorporating Bioactive Enzymes for Cleaning a Surface |
| US20110250626A1 (en) * | 2002-09-09 | 2011-10-13 | Reactive Surfaces, Ltd. | Visual Assays for Coatings Incorporating Bioactive Enzymes for Catalytic Functions |
| US20060089430A1 (en) * | 2004-10-25 | 2006-04-27 | Kaneka Corporation | Curable composition |
| US20090114882A1 (en) * | 2005-04-29 | 2009-05-07 | Cook Julie L | Electrical Cable Restoration Fluid |
| EP1731563B1 (en) * | 2005-06-08 | 2016-04-13 | Borealis Technology Oy | Polymer composition having improved wet ageing properties |
| ATE536387T1 (de) * | 2007-12-20 | 2011-12-15 | Borealis Tech Oy | Uv-stabilisierung einer vernetzbaren polyolefinzusammensetzung mit einem sauren silanol-kondensationskatalysator |
| CN101866706B (zh) * | 2010-06-08 | 2011-08-31 | 四川大学 | 交联聚乙烯电力电缆纳米修复液及其修复方法 |
-
2012
- 2012-05-28 CN CN201210168349.7A patent/CN102682871B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102682871A (zh) | 2012-09-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102682871B (zh) | 一种电力电缆绝缘老化的自由基清除剂及其自动愈合方法 | |
| CN103001155A (zh) | 一种交联聚乙烯电力电缆绝缘水树的智能修复方法 | |
| EP2920795B1 (de) | Imprägnierharz für einen elektroisolationskörper, elektroisolationskörper und verfahren zum herstellen des elektroisolationskörpers | |
| CN109384998B (zh) | 耐电树老化聚烯烃绝缘材料及其制备方法 | |
| CN109942793B (zh) | 一种提高沿面闪络电压的有机氟改性环氧树脂及其制备方法和应用 | |
| CN104987949B (zh) | 植物绝缘油的改进处理方法 | |
| EP2402958B1 (de) | Elektroisolationssystem für eine elektrische Hochspannungsrotationsmaschine | |
| CN113024873B (zh) | 具有抗电树性能的电力电缆绝缘老化修复液及其制备方法与应用 | |
| Liland et al. | Ageing of oil impregnated thermally upgraded papers | |
| CN107474548A (zh) | 一种长效电力电缆修复液及其制备与应用方法 | |
| CN116640447A (zh) | 一种抑制紫外光降解的抗电损伤用电缆靶向修复液制备及应用 | |
| JP2024035119A (ja) | 電力ケーブル緩衝層のアブレーション故障に対する導電性修復液、ならびにその製造方法及び応用 | |
| Qian et al. | Analysis of the Inhibition of Different Dendritic Defects in Cables by Silicone Repair fluid | |
| CN115232439A (zh) | 一种纳米掺杂提升环氧绝缘材料沿面闪络电压的方法 | |
| CN115651105A (zh) | 一种接枝改性型交联聚乙烯抗水树绝缘料及其制备方法和应用 | |
| Zhang et al. | Competition between Tensile and Compressive Stresses on Electrical Tree Growth in Epoxy Resin | |
| CN111253755A (zh) | 一种高机械性能绝缘用硅橡胶材料及其制备方法 | |
| CN117165018A (zh) | 一种纳米二氧化硅/硅烷偶联剂接枝聚乙烯水树自修复复合材料及其制备方法 | |
| CN109438807A (zh) | 一种绝缘材料及其制备方法和应用 | |
| Du et al. | Dependence of electrical treeing behavior on cross-linking temperature of XLPE | |
| WO2017133310A1 (zh) | 具有抑制电树枝生长能力的聚合物纳米介孔复合材料及其制备方法 | |
| Li et al. | Improvement on water tree resistance of polypropylene composites | |
| CN115160739A (zh) | 一种电气损伤自修复环氧树脂复合绝缘材料及其制备方法 | |
| CN113363076B (zh) | 过压自动短路保护电容器 | |
| CN114113937B (zh) | 一种机械应力下聚合物材料绝缘劣化实验方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |