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交聯聚乙烯電力電纜局部放電機理

發布時間：2021-07-01 03:52:07人氣：

局部放電(Partial Discharge，簡稱PD)是指高壓設備中的絕緣介質在高電場強度作用下發生在電極之間的未貫穿的放電。這種放電只存在于絕緣的局部位置而不會立即形成貫穿性通道，因此稱之為局部放電。電纜局部放電檢測中局部放電量一般用pC為單位。電纜局部放電可能發生在電纜附件和本體中，油紙電纜和交聯聚乙烯電纜的局部放電特性也有所差別。

油紙電纜的絕緣層為粘性浸漬結構，在電壓場強增加或者絕緣油泄露、絕緣干燥的時候易發生局部放電現象，局部放電反過來又導致絕緣層不斷碳化，最終使絕緣層絕緣性能下降。下圖為導致油紙電纜絕緣層局部放電的兩種原因：絕緣油泄露導致絕緣材料干燥使得絕緣性能下降；電纜鉛包破裂進水導致絕緣層變薄，局部場強升高，導致絕緣性能下降。

導致油紙電纜絕緣層局放的兩種原因

和油紙電纜不同，交聯聚乙烯電纜的絕緣材料為固態塑料結構。在制造過程中如混入金屬雜質、出現氣孔空洞，或由于內、外半導體層不規則突起引起高壓場強的不均勻，或絕緣中存在電樹枝等，在這些部位都有可能出現局放。這些缺陷都會影響電纜的使用壽命，其中交聯聚乙烯電纜中電樹枝的出現對其壽命有很重要的影響。大多數聚合物絕緣在強電場的長期作用下，由于受到電、熱、機械、化學等多因素綜合作用導致絕緣性能下降，其擊穿場強隨著電壓作用時間的增長而降低，最后導致聚合物絕緣擊穿，其中一個重要的原因就是在聚合物中產生了電樹枝。根據有關部門統計，電纜事故占電氣設備事故總數的比例約為28%,而電纜的樹枝老化所引起的事故占電纜事故的42%。日本等發達國家分析了交聯聚乙烯電力電纜的老化原因和老化形態，認為電纜老化的起點為氣隙、雜質、凸起毛刺等缺陷，這些缺陷再加上電場、熱、機械力、環境等老化因素，就會以局部放電、水樹枝之類的老化形態表現出來，最終都歸結于電樹枝而導致絕緣擊穿。

電樹枝的引發和生長過程很復雜，要受到很多因素的影響，如局部放電、電場分布、空間電荷分布、通道的電導、氣體的壓力、材料的結構形態等等，而另外交聯聚乙烯的填料、復合介質、厚層材料、結晶狀態以及材料內的微孔、低密度區、運行環境等也對電樹枝的引發和生長有著或多或少的影響。國內外運行經驗和研究成果表明，交聯聚乙烯電力電纜性能早期劣化或使用壽命很大程度上取決于交聯聚乙烯絕緣介質的樹枝狀老化，而局部放電測量是定量分析樹枝狀劣化程度的有效方法之一。在樹枝引發初期，其局部放電量約0.1pC；當樹枝發展到介質擊穿臨界狀態時，其局部放電量達到1000pC左右。