電力電纜絕緣理論基礎(chǔ)

放電是造成絕緣擊穿的重要原因。

什么是放電?

在兩個(gè)有電位差的導(dǎo)體之間，當(dāng)絕緣材料性能下降，兩個(gè)導(dǎo)體間產(chǎn)生了電子能量的遷移，比如高壓火線與地線間的打火就是放電，完全的放電是放電的瞬時(shí)在兩個(gè)電極間形成了完整的電弧通道。

放電的特殊情況—局部放電

情況之一：在兩個(gè)導(dǎo)體之間有絕緣，當(dāng)絕緣材料內(nèi)部有缺陷，如雜質(zhì)、空隙、導(dǎo)體的尖端等，會(huì)造成絕緣內(nèi)部電場歧變，引起在絕緣內(nèi)部產(chǎn)生脈沖放電。

情況之二：外部放電產(chǎn)生電暈也是局部放電的一種，在高電位與接地之間有空氣絕緣，當(dāng)導(dǎo)體周圍的電場在某一點(diǎn)特別集中時(shí)，如導(dǎo)線毛刺，引起在空氣中產(chǎn)生脈沖放電，且沒有形成對(duì)地短路，形成電暈。

局部放電的特征

局部放電也具有放電的基本特征，即有電子能量的遷移，由于放電能量較小，又有絕緣材料的阻擋，在兩個(gè)電極間不一定形成完整的電弧通道，此類通道一旦出現(xiàn)就會(huì)加劇局部放電，直到形成兩極貫通，就會(huì)發(fā)生短路放電故障。

局部放電形成的原因

主絕緣內(nèi)存在氣隙會(huì)引起局部放電。由于氣隙的相對(duì)介電常數(shù)遠(yuǎn)小于電纜絕緣，在工頻電場作用下，氣隙要承受較大的電場強(qiáng)度，造成局部放電，隨著氣隙的多次放電，氣隙通路不斷擴(kuò)大，放電量逐漸增加，直至發(fā)生擊穿，造成電纜損壞。

主絕緣內(nèi)存在雜質(zhì)會(huì)引起局部放電。雜質(zhì)的擊穿強(qiáng)度比絕緣材料小的多，在電場作用下，雜質(zhì)首先發(fā)生放電、炭化和氣化，生成氣隙，引起局部放電。

導(dǎo)體的尖端、毛刺會(huì)引起局部放電。由于尖端會(huì)使電場強(qiáng)度增加，尖端周圍的絕緣材料先發(fā)生放電，進(jìn)而發(fā)展成擊穿，這就是我們常說的尖端效應(yīng)。

試驗(yàn)：針板電極試驗(yàn)、氣隙更易產(chǎn)生電樹

試驗(yàn)結(jié)果小結(jié)

由以上針—板電極試驗(yàn)的結(jié)果可以看出，在絕緣材料中產(chǎn)生局放和電樹的起始電壓同電極的曲率半徑是緊密相關(guān)的，曲率半徑越大，產(chǎn)生局放和電樹的起始電壓越高;反之曲率半徑越小，起始電壓也越低。

針尖出現(xiàn)的裂縫產(chǎn)生了氣隙，氣隙內(nèi)的相對(duì)介電常數(shù)遠(yuǎn)小于固體絕緣材料，氣隙要承受較大的電場強(qiáng)度，在很低的電壓下造成局部放電。

水分對(duì)電纜絕緣的影響

交聯(lián)電纜在生產(chǎn)過程中絕緣材料中會(huì)有水分子存在，在電場和溫度的作用下，會(huì)形成水樹枝，水樹枝在長期運(yùn)行中會(huì)生長，也會(huì)發(fā)生遷移，逐漸演變成氣隙，形成放電，損壞絕緣。

另外電纜在成形后外護(hù)套破損進(jìn)水，在線芯和絕緣外有潮氣存在，也會(huì)降低電纜絕緣特性，形成放電通道。在施工中一定要保護(hù)好內(nèi)外護(hù)套，防止線芯進(jìn)水。

溫度對(duì)電纜絕緣的影響

電纜絕緣材料性能都與溫度密切相關(guān)，隨溫度的升高，絕緣性能下降，絕緣電阻降低，擊穿場強(qiáng)下降，溫度升高絕緣加速老化，超過最高工作溫度還會(huì)引起電纜變形，場強(qiáng)分布歧變，嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致熱擊穿發(fā)生，因此要嚴(yán)格控制電纜工作溫度，不允許電纜超負(fù)荷工作

半導(dǎo)體界面對(duì)絕緣的影響

在進(jìn)行電纜終端和對(duì)接頭制作中都有處理半導(dǎo)體屏蔽層，這是接頭質(zhì)量的關(guān)鍵。此處是場強(qiáng)突變的部位，如果處理工藝水平不高，投入運(yùn)行后對(duì)絕緣造成損傷，嚴(yán)重的情況在竣工試驗(yàn)中就會(huì)發(fā)生擊穿。

絕緣材料損傷造成的影響

在電纜接頭安裝過程中要?jiǎng)兂獍雽?dǎo)電屏蔽，如果在關(guān)鍵部位造成損傷，例如刀痕，也會(huì)形成內(nèi)部爬閃放電通道。