交聯(lián)聚乙烯熱老化監(jiān)測(cè)及快速熱壽命評(píng)估.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,電力設(shè)備及安全問(wèn)題要求越來(lái)越高,對(duì)于核電站用絕緣電纜,由以往要求安全使用壽命40年提高到使用60年的發(fā)展目標(biāo)。交聯(lián)聚乙烯,以其優(yōu)越的電性能,良好的熱穩(wěn)定性,優(yōu)異力學(xué)性能,耐溶劑等特點(diǎn),是目前核電站中使用最廣泛的一種絕緣電纜。因此,有必要了解和研究交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的安全運(yùn)行和使用問(wèn)題。
　　老化被認(rèn)為是導(dǎo)致交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜提前失效的一個(gè)主要原因,雖然老化是多因素造成的結(jié)果比如熱、輻射、水、光照、機(jī)械等,但

2、熱老化是一個(gè)非常重要的因素并且不容忽視。尤其是熱氧老化會(huì)造成不可逆轉(zhuǎn)的劣化,在一定溫度應(yīng)力下,交聯(lián)聚乙烯電纜運(yùn)行一段時(shí)間后就會(huì)發(fā)生化學(xué)結(jié)構(gòu)變化,比如產(chǎn)生小分子鏈段和含氧基團(tuán),從而會(huì)影響其電性能、結(jié)晶性能、物理強(qiáng)度等并縮短其使用壽命。
　　目前,國(guó)內(nèi)外雖然已經(jīng)針對(duì)交聯(lián)聚乙烯熱老化進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)和工作研究,但仍然存在三個(gè)問(wèn)題:第一是老化機(jī)理;第二是有效的壽命評(píng)估和老化狀態(tài)檢測(cè)參數(shù);第三是有效的快速熱壽命評(píng)估方法。本課題針對(duì)這三個(gè)問(wèn)題

3、,設(shè)計(jì)了在UL標(biāo)準(zhǔn)下,高溫150℃,大換氣量的交聯(lián)聚乙烯熱老化試驗(yàn),老化試驗(yàn)周期為7天(168h),試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)70天,最終到了包括未老化交聯(lián)聚乙烯在內(nèi)的11個(gè)不同老化周期試驗(yàn)樣品。
　　在本文第一部分,主要研究了交聯(lián)聚乙烯高溫?zé)崂匣瘷C(jī)理和探索了有效的壽命評(píng)估和熱老化狀態(tài)監(jiān)測(cè)參數(shù)。具體方法是利用多種表征手段:反射紅外光譜、溶脹實(shí)驗(yàn)、SEM掃描電鏡、差示掃描量熱儀、拉伸測(cè)試、極化指數(shù)測(cè)試、寬頻介電譜、工頻介電測(cè)試及介電擊穿等9種測(cè)試

4、手段,不僅得到了交聯(lián)聚乙烯高溫?zé)崂匣瘷C(jī)理,而且得到了16個(gè)有效評(píng)估壽命和熱老化狀態(tài)參數(shù)。
　　在本文第二部分,主要研究了交聯(lián)聚乙烯TG法快速熱壽命評(píng)估。該部分與第一部分可以獨(dú)立進(jìn)行,通過(guò)氮?dú)夂涂諝鈨煞N氛圍,研究初始和老化交聯(lián)聚乙烯的熱降解過(guò)程,不僅可以得到交聯(lián)聚乙烯的老化機(jī)理,并且提出高溫?zé)崂匣宦?lián)聚乙烯壽命終止時(shí)在空氣氛圍中第一階段(5％)的熱降解行為可以等效于實(shí)際運(yùn)行中的老化過(guò)程,即此時(shí)活化能等效于實(shí)際老化中活化能,利用阿倫尼