电缆中间接头硅橡胶绝缘的电气特性研究

发布时间：2020-12-14 12:29

　　为了研究电缆中间接头服役过程中硅橡胶绝缘在不同阶段的电气特性变化规律,以未服役及服役不同时间的10 kV预制式硅橡胶电缆中间接头绝缘层为研究对象,对硅橡胶绝缘进行红外光谱、电导-温度特性、击穿强度和宽频介电谱测试分析。结果表明:电缆接头在运行过程中,硅橡胶绝缘分子链发生断裂,分子结构被破坏;长期电热老化作用会使硅橡胶绝缘的体积电阻率降低,活化能减小;随运行时间延长,硅橡胶绝缘的击穿强度逐渐降低且数据分散性增大,相对介电常数和介质损耗因数增大。相同运行时间下,在所测频率范围内,介电常数基本不变,分子链断裂形成的游离基和小分子导致低频下的损耗增加;随温度的升高,各试样都表现出介电常数减小、介质损耗在低频段增大的趋势。 

【文章来源】：绝缘材料. 2020年10期 北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

不同试样的红外光谱

体积电阻率(ρv)是表征材料导电性能的宏观参数，与体积电导率(γv)互为倒数关系(γv=1/ρv)。分别测试不同服役时间的硅橡胶绝缘在不同温度下的体积电阻率，将所得数据取对数后进行线性拟合，得到硅橡胶绝缘的电阻率-温度特性曲线，如图2所示。影响电介质体积电导率的主要因素是载流子浓度和迁移率，载流子的浓度或迁移率越大，电介质的体积电导率越大，体积电阻率越小[17]。载流子迁移率的大小则取决于束缚势垒μ0（即活化能），其值越大，载流子的迁移率越小，材料的体积电阻率越大。体积电阻率随温度的变化规律为式（1），对式（1）两边取对数得式（2）。

击穿强度的大小决定了电介质在电场作用下保持绝缘性能的极限能力，电缆中间接头处的电场较为集中，更易造成绝缘击穿。为了研究硅橡胶绝缘的击穿特性，对各组试样进行击穿强度测试，并对数据进行Weibull分布分析[21]。图3为各组试样击穿强度数据的Weibull分布图，其特征参数如表2所示。其中，尺寸参数E0为击穿概率为63.2%时的击穿强度，可用来反映材料的本征绝缘性能优劣；形状参数β可用来反映击穿数据的分散程度，β的数值越大，击穿强度数据的分散性越小[17]。从图3和表2可以看出，未服役的1#试样具有较高的击穿强度和较小的数据分散性，随着服役时间延长，击穿强度逐渐下降且数据分散性增大，表明运行过程中的电、热老化作用显著降低了硅橡胶绝缘的击穿强度。主要原因有3个方面：(1)分子链的断裂导致硅橡胶绝缘内部交联网状结构部分被破坏，分子结构变得松散无序，链段活动能力增强[20]，同时电荷更易迁移，使得击穿路径变短；(2)断链产生的游离基和小分子等易发生电离，产生更多自由电子；(3)电热联合作用使Si O2填料与硅橡胶分子链间的作用力逐渐减弱，界面缺陷增多，造成电荷积聚量增大，更易形成电场畸变，从而导致击穿强度下降。

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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本文编号：2916410