發(fā)布時(shí)間：2020-12-14 12:29

　　為了研究電纜中間接頭服役過程中硅橡膠絕緣在不同階段的電氣特性變化規(guī)律,以未服役及服役不同時(shí)間的10 kV預(yù)制式硅橡膠電纜中間接頭絕緣層為研究對(duì)象,對(duì)硅橡膠絕緣進(jìn)行紅外光譜、電導(dǎo)-溫度特性、擊穿強(qiáng)度和寬頻介電譜測(cè)試分析。結(jié)果表明:電纜接頭在運(yùn)行過程中,硅橡膠絕緣分子鏈發(fā)生斷裂,分子結(jié)構(gòu)被破壞;長(zhǎng)期電熱老化作用會(huì)使硅橡膠絕緣的體積電阻率降低,活化能減小;隨運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng),硅橡膠絕緣的擊穿強(qiáng)度逐漸降低且數(shù)據(jù)分散性增大,相對(duì)介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因數(shù)增大。相同運(yùn)行時(shí)間下,在所測(cè)頻率范圍內(nèi),介電常數(shù)基本不變,分子鏈斷裂形成的游離基和小分子導(dǎo)致低頻下的損耗增加;隨溫度的升高,各試樣都表現(xiàn)出介電常數(shù)減小、介質(zhì)損耗在低頻段增大的趨勢(shì)。 

【文章來源】：絕緣材料. 2020年10期 北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

不同試樣的紅外光譜

體積電阻率(ρv)是表征材料導(dǎo)電性能的宏觀參數(shù)，與體積電導(dǎo)率(γv)互為倒數(shù)關(guān)系(γv=1/ρv)。分別測(cè)試不同服役時(shí)間的硅橡膠絕緣在不同溫度下的體積電阻率，將所得數(shù)據(jù)取對(duì)數(shù)后進(jìn)行線性擬合，得到硅橡膠絕緣的電阻率-溫度特性曲線，如圖2所示。影響電介質(zhì)體積電導(dǎo)率的主要因素是載流子濃度和遷移率，載流子的濃度或遷移率越大，電介質(zhì)的體積電導(dǎo)率越大，體積電阻率越小[17]。載流子遷移率的大小則取決于束縛勢(shì)壘μ0（即活化能），其值越大，載流子的遷移率越小，材料的體積電阻率越大。體積電阻率隨溫度的變化規(guī)律為式（1），對(duì)式（1）兩邊取對(duì)數(shù)得式（2）。

擊穿強(qiáng)度的大小決定了電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下保持絕緣性能的極限能力，電纜中間接頭處的電場(chǎng)較為集中，更易造成絕緣擊穿。為了研究硅橡膠絕緣的擊穿特性，對(duì)各組試樣進(jìn)行擊穿強(qiáng)度測(cè)試，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Weibull分布分析[21]。圖3為各組試樣擊穿強(qiáng)度數(shù)據(jù)的Weibull分布圖，其特征參數(shù)如表2所示。其中，尺寸參數(shù)E0為擊穿概率為63.2%時(shí)的擊穿強(qiáng)度，可用來反映材料的本征絕緣性能優(yōu)劣；形狀參數(shù)β可用來反映擊穿數(shù)據(jù)的分散程度，β的數(shù)值越大，擊穿強(qiáng)度數(shù)據(jù)的分散性越小[17]。從圖3和表2可以看出，未服役的1#試樣具有較高的擊穿強(qiáng)度和較小的數(shù)據(jù)分散性，隨著服役時(shí)間延長(zhǎng)，擊穿強(qiáng)度逐漸下降且數(shù)據(jù)分散性增大，表明運(yùn)行過程中的電、熱老化作用顯著降低了硅橡膠絕緣的擊穿強(qiáng)度。主要原因有3個(gè)方面：(1)分子鏈的斷裂導(dǎo)致硅橡膠絕緣內(nèi)部交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)部分被破壞，分子結(jié)構(gòu)變得松散無序，鏈段活動(dòng)能力增強(qiáng)[20]，同時(shí)電荷更易遷移，使得擊穿路徑變短；(2)斷鏈產(chǎn)生的游離基和小分子等易發(fā)生電離，產(chǎn)生更多自由電子；(3)電熱聯(lián)合作用使Si O2填料與硅橡膠分子鏈間的作用力逐漸減弱，界面缺陷增多，造成電荷積聚量增大，更易形成電場(chǎng)畸變，從而導(dǎo)致?lián)舸⿵?qiáng)度下降。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]機(jī)械應(yīng)力作用下硅橡膠材料的擊穿特性研究[J]. 惠寶軍,彭陽濤,傅明利,徐曼,侯帥,黃鋒,張英.  絕緣材料. 2019(07)
[2]交聯(lián)行為對(duì)納米復(fù)合電介質(zhì)電導(dǎo)特性和電氣強(qiáng)度的影響[J]. 李果,李秀峰,申晉,王小強(qiáng),楊培杰,陳友福.  絕緣材料. 2019(03)
[3]熱老化對(duì)220 kV硅橡膠電纜接頭絕緣材料介電性能的影響[J]. 呂鴻,馬佳煒,楊賢,曾飏,余欣,金海云.  絕緣材料. 2019(02)
[4]硅橡膠絕緣介質(zhì)的分子鏈運(yùn)動(dòng)與電極極化特性[J]. 康文斌,蒙紹興,李世軍,閔道敏,李枕,李盛濤.  高電壓技術(shù). 2018(12)
[5]基于10k V電纜中間接頭擊穿故障分析及改進(jìn)措施[J]. 黃志滔.  科技資訊. 2018(32)
[6]不同狀態(tài)下220 kV硅橡膠電纜接頭材料微觀結(jié)構(gòu)和性能研究[J]. 葉宇婷,孫廷璽,彭云舜,劉暢,徐曼.  絕緣材料. 2018(05)
[7]機(jī)械應(yīng)力對(duì)硅橡膠高壓電纜附件運(yùn)行可靠性的影響[J]. 劉昌,惠寶軍,傅明利,劉通,侯帥,王曉游.  高電壓技術(shù). 2018(02)
[8]高溫硫化硅橡膠老化狀況及表征技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 晏年平,房子祎,萬華,程正,賈志東.  絕緣材料. 2017(12)
[9]一起電纜中間接頭典型故障分析及處理對(duì)策[J]. 趙穎博,王真,李小松,陳靜.  機(jī)電信息. 2017(33)
[10]有機(jī)插層劑對(duì)納米復(fù)合材料介電性能的影響[J]. 李秀峰,咸日常,胡元潮,安韻竹,姜松奕.  山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(05)

博士論文
[1]電力電纜中間接頭典型缺陷局部放電發(fā)展過程的研究[D]. 常文治.華北電力大學(xué) 2013



本文編號(hào)：2916410