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        物理因子對電纜絕緣性能的影響

        發布時間:2022-06-22訪問人數: 30
        物理因子對電纜絕緣性能的影響
        1.油浸紙絕緣擊穿機理
        油浸紙絕緣電纜的外面有鉛包或鋁包金屬護套,浸漬劑的體積膨脹系數為鉛或鋁金屬固體材料的十幾倍。隨著電纜運行溫度上升時,電纜各組成部分發生熱膨脹。由于浸漬劑的膨脹系數較大,金屬護套必然受到浸漬劑的膨脹壓力而脹大,而當電纜溫度下降時,浸漬劑會收縮,由于金屬護套的塑性變形不可逆變,因此在金屬護套內部的絕緣層中就會形成氣隙。氣隙一般分布在絕緣層的內層、靠近線芯表面,因為在電纜冷卻時,熱量首先從電纜絕緣最外層散出,這時絕緣內層溫度相對較高,黏度較低的浸漬劑向外層流動來補償外層浸漬劑的體積收縮,因此在絕緣外層形成氣隙的可能性較小。當絕緣內層也開始冷卻時,此時浸漬劑的黏度已經較高,流動性減小,浸漬劑由于體積收縮而得到補償的機會也越小,越往線芯方向,則這種現象越嚴重。所以說越靠近線芯形成氣隙的可能性越大,而最終形成的氣隙量也最大。
        2.交聯聚乙烯絕緣擊穿機理
        經過大量的試驗研究和數十年交聯聚乙烯絕緣電纜的運行,都已經證明樹枝老化是導致交聯聚乙烯絕緣發生擊穿的主要原因。樹枝可以分為三種類型。
        (1)水樹枝。這是交聯聚乙烯絕緣最常見也是最多的一種樹枝現象,它是在交聯聚乙烯絕緣電纜進水受潮的情況下,由于電場和溫度的作用而使絕緣內形成樹枝狀老化現象。水樹枝現象在較低的電場作用下即可發生,其特點為樹枝內凝聚有水分,樹枝密集而且大多不連續。電場使水分不斷遷移,樹枝不斷生長,最終導致電纜擊穿。
        (2)電樹枝。存在于導體表面的毛刺和突起、絕緣層中的雜質等形成絕緣層中電場分布畸變,場強高度集中引發局部放電,導致絕緣成樹枝狀老化現象。其特點為樹枝內無水分,樹枝連續和清晰。電樹枝導致電纜擊穿要比水樹枝快得多。
        (3)電化樹枝。交聯聚乙烯電纜在長期運行過程中,周圍的化學溶液滲入電纜內部,與金屬發生化學反應并形成有腐蝕性的硫化物,最終在電場作用下伸入絕緣內而形成電化樹枝。這種樹枝與水樹枝一樣可以在較低的場強下產生。其特點為樹枝呈棕褐色,分支少且較粗。

        3.溫度對絕緣性能的影響
        一般隨著溫度升高,電纜絕緣材料性能,如絕緣電阻、擊穿場強等,均呈明顯下降趨勢。為防止電纜絕緣加速老化或發生熱擊穿,電纜的運行溫度必須控制在絕緣材料所允許的最高工作溫度以下。
        4.水分對絕緣性能的影響
        電纜絕緣中含有水分,無論是油紙絕緣還是擠包絕緣,都會對絕緣性能產生不良影響。水分會使油紙絕緣的電氣性能明顯降低。含水率大,會使油紙絕緣擊穿電壓下降,會使電纜紙損耗角正切值增大,體積電阻率下降。電纜紙含水,其機械性能也有明顯變化,抗拉斷強度下降。水分的存在,還可使銅導體對電纜油的催化活性提高,從而加速絕緣油老化過程的氧化反應。
        擠包絕緣中如果滲入了水分,在電場作用下會引發樹枝狀物質——水樹枝。水樹枝逐漸向絕緣內部伸展,導致擠包絕緣加速老化直至擊穿。當導體表面含有水分時,由于溫度較高的緣故,由此引發的水樹枝對擠包絕緣產生的加速老化過程要更快些。
        5.氣隙、雜質的影響
        如果電纜絕緣中含有氣隙,由于氣隙的相對介電常數遠小于電纜絕緣的相對介電常數,在工頻電場的作用之下,氣隙承受的電壓降要遠大于附近絕緣中的電壓降,即承受較大的電場強度,而氣隙的擊穿強度比電纜絕緣的擊穿強度小很多,就會造成氣隙的擊穿,也就是局部放電,隨著氣隙的多次擊穿,氣隙會不斷擴大,放電量逐漸增加,直至發生電擊穿或熱擊穿而損壞電纜。
        雜質的擊穿強度比絕緣的擊穿強度小得多,如果電纜中含有微量的雜質,在電場的作用下,雜質首先發生擊穿,隨著雜質的炭化和氣化,會在絕緣中生成氣隙,引發局部放電,最終導致電纜損壞。如果電纜中含有大量的雜質,在電場的作用下會直接導致電擊穿而損壞電纜。
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