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研究内容:
电缆绝缘修复技术 电缆网状态监测 雷电过电压监测及雷电保护研究
电缆附件界面局放的演变及定位 电缆系统老化诊断技术研究 电缆水树老化机理研究

电缆绝缘修复研究

1. 项目背景

交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘老化事故占电缆停电事故第2位,如图1所示。树枝状老化是电缆老化的重要原因,主要包括水树老化和电树老化。水树在雷电等过电压作用下,产生局部放电,形成电树,导致最终电缆的绝缘击穿。


图1 电缆事故类型统计

图2水树和电树

1)水树老化问题——对策

a. 任其发展,击穿后故障定位,电缆沟的情况复杂,定位较为困难。

b. 全部更换,但成本巨大。

c. 注入修复液―――最佳选择,可延长电缆寿命20年以上,成本及其低廉。

2) 修复基本原理

通过从缆芯(电缆的缆芯有空隙)压力注入有机硅修复液,在压力作用下,修复液逐渐地扩散渗透到水树缺陷,通过化学反应后,生成硅树脂类物质将水树空隙进行填充,从而消除水树,延长寿命。一般修复技术能延长电缆寿命达15年以上。

3) 研究现状:

美国自80年初开始电缆的修复研究,已有20年左右的工业使用经验。目前美国和欧洲电力公司大量应用该技术,对电力公司而言, 电缆修复是首要的选择,而不是选择更换。根据运行数据,最好的修复技术能延长电缆寿命最高达20年。此外,美国成功对2 km左右的水下电缆进行了修复。


图3美国电力公司正在进行现场修复

2. 研究成果

1) 在四川成都、资阳、泸州电业局,德阳电业局10多个供电局进行了现场试点,绝缘强度大约提高50%左右,四川省电力公司曾专门进行了报道(全国各大电力网站均有转载)


(a) 德阳电业局现场修复 (b) 泸州电业局现场修复
图4 现场修复

2) 该项目得到四川电力公司,重庆电力公司支持,成功修复了20条电缆,运行良好。

3) 中国电机工程学会优秀论文一等奖。

4) 国家电网公司科技进步3等奖。

5) 四川省互联网+创新创业大赛金奖。

3 成果清单如下:

3.1 专利:(完全自主知识产权,4项发明专利)

1) 周凯, 冉立, 董凌江. 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, 发明专利, 授权号: 201010028136.5

2) 周凯, 张涛, 董凌江. 交联聚乙烯电力电缆纳米修复装置及方法. 中国, 发明专利, 授权号: 201010194697.2..

3) 周凯 , 陶霰韬, 赵威. 一种自生成纳米颗粒的电力电缆修复液及其制备方法和应用. 中国, 发明专利, 申请号: 201210036857.X

4) 周凯, 熊庆, 陶文彪, 万利, 赵威, 陶霰滔, 李旭涛: 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. 中国, 发明专利: CN 201210168349.7.

5) 刘凡, 周凯, 杨琳, 陶霰韬, 赵威, 李旭涛: 一种电力电缆绝缘修复方法. 中国, 发明专利: CN 201210197843.6.

3.2文章:

[1] 周凯 , 陶霰韬, 赵威, 等. 在水树通道内生成纳米TiO2的电缆修复方法及其绝缘增强机理研究. 中国电机工程学报,2013,4.

[2] 周凯 , 赵威,陶霰韬, 等. 硅氧烷对水树老化后的交联聚乙烯电缆的修复研究. 电工技术学报,2013,1.

[3] 陶文彪, 周凯, 赵威, 陶霰韬, 万利. 有机硅注入技术延长运行电缆使用寿命的研究, 中国电机工程学报,2012,32(z1).

[4] 周凯,熊庆,赵威,刘凡,尧广. 水树老化XLPE电缆绝缘的修复技术及微观结构分析. 电工电能新技术,2012,录用.

[5] 牟秋谷, 周凯, 黄友聪, 袁林, 管顺刚. 交联聚乙烯电缆水树缺陷的修复方法研究.高压电器, 2012年12期.

[6] 汪朝军; 田鹏; 刘勇; 周凯; 吴超; 赵威 . 有机硅注入技术对电缆水树缺陷的绝缘修复研究. 绝缘材料 2011,(06).

[7] 刘曦,陶霰韬,周凯,杨琳,赵威. XLPE电缆绝缘修复技术中缆芯导体的腐蚀性评估. 绝缘材料, 2013,(1).

[8] Fan Liu, Ping Liu, Lin Yang, Kai Zhou, Wei Zhao. Study of Siloxane Injection Technology on XLPE Cables for Water Tree Aging. Applied Mechanics and Materials, Accepted. (EI)

[9] Fan Liu, Xiantao Tao, Lin Yan, Ping Liu, Kai Zhou. XLPE Cable Insulation Enhancement Mechanism Based on Isopropoxide Catalyzed Siloxane. Advanced Materials Research, 554-556, 277. (EI)

4、修复成本

以标准330mm2截面的3相交联铜芯电缆计算:约800元/m

假设标准距离为300m,则电缆成本:24万元左右;

安装敷设成本:10万元;

总共价值:34万元

修复液成本:预计2L修复液,成本5000元左右

现场修复和试验:2人,1天则可完成

相对于电缆成本,修复成本非常低廉。

6、预期价值

美国开始了20年的工业应用,修复里程2400km左右,节约了2亿美圆。该技术可以对电缆制造企业节约售后维护成本和电缆更换成本。同时,也可作为单独的电缆绝缘恢复技术使用。

7、技术推广

该技术目前已经成功地进行了试点,欢迎有意向的企业进行洽谈和技术推广。

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