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电力电缆绝缘理论基础

放电是造成绝缘击穿的重要原因。

什么是放电?

在两个有电位差的导体之间,当绝缘材料性能下降,两个导体间产生了电子能量的迁移,比如高压火线与地线间的打火就是放电,完全的放电是放电的瞬时在两个电极间形成了完整的电弧通道。

放电的特殊情况—局部放电

情况之一:在两个导体之间有绝缘,当绝缘材料内部有缺陷,如杂质、空隙、导体的尖端等,会造成绝缘内部电场歧变,引起在绝缘内部产生脉冲放电。

情况之二:外部放电产生电晕也是局部放电的一种,在高电位与接地之间有空气绝缘,当导体周围的电场在某一点特别集中时,如导线毛刺,引起在空气中产生脉冲放电,且没有形成对地短路,形成电晕。

局部放电的特征

局部放电也具有放电的基本特征,即有电子能量的迁移,由于放电能量较小,又有绝缘材料的阻挡,在两个电极间不一定形成完整的电弧通道,此类通道一旦出现就会加剧局部放电,直到形成两极贯通,就会发生短路放电故障。

局部放电形成的原因

主绝缘内存在气隙会引起局部放电。由于气隙的相对介电常数远小于电缆绝缘,在工频电场作用下,气隙要承受较大的电场强度,造成局部放电,随着气隙的多次放电,气隙通路不断扩大,放电量逐渐增加,直至发生击穿,造成电缆损坏。

主绝缘内存在杂质会引起局部放电。杂质的击穿强度比绝缘材料小的多,在电场作用下,杂质首先发生放电、炭化和气化,生成气隙,引起局部放电。

导体的尖端、毛刺会引起局部放电。由于尖端会使电场强度增加,尖端周围的绝缘材料先发生放电,进而发展成击穿,这就是我们常说的尖端效应。

试验:针板电极试验、气隙更易产生电树

试验结果小结

由以上针—板电极试验的结果可以看出,在绝缘材料中产生局放和电树的起始电压同电极的曲率半径是紧密相关的,曲率半径越大,产生局放和电树的起始电压越高;反之曲率半径越小,起始电压也越低。

针尖出现的裂缝产生了气隙,气隙内的相对介电常数远小于固体绝缘材料,气隙要承受较大的电场强度,在很低的电压下造成局部放电。

水分对电缆绝缘的影响

交联电缆在生产过程中绝缘材料中会有水分子存在,在电场和温度的作用下,会形成水树枝,水树枝在长期运行中会生长,也会发生迁移,逐渐演变成气隙,形成放电,损坏绝缘。

另外电缆在成形后外护套破损进水,在线芯和绝缘外有潮气存在,也会降低电缆绝缘特性,形成放电通道。在施工中一定要保护好内外护套,防止线芯进水。

温度对电缆绝缘的影响

电缆绝缘材料性能都与温度密切相关,随温度的升高,绝缘性能下降,绝缘电阻降低,击穿场强下降,温度升高绝缘加速老化,超过最高工作温度还会引起电缆变形,场强分布歧变,严重会导致热击穿发生,因此要严格控制电缆工作温度,不允许电缆超负荷工作

半导体界面对绝缘的影响

在进行电缆终端和对接头制作中都有处理半导体屏蔽层,这是接头质量的关键。此处是场强突变的部位,如果处理工艺水平不高,投入运行后对绝缘造成损伤,严重的情况在竣工试验中就会发生击穿。

绝缘材料损伤造成的影响

在电缆接头安装过程中要剥除外半导电屏蔽,如果在关键部位造成损伤,例如刀痕,也会形成内部爬闪放电通道。

电力电缆绝缘理论基础

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