交聯(lián)聚乙烯電力電纜局部放電機(jī)理

來(lái)源：揚(yáng)州國(guó)浩電氣有限公司 2025年07月09日 07:28

局部放電(Partial Discharge，簡(jiǎn)稱PD)是指高壓設(shè)備中的絕緣介質(zhì)在高電場(chǎng)強(qiáng)度作用下發(fā)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(huì)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(cè)中局部放電量一般用pC為單位。電纜局部放電可能發(fā)生在電纜附件和本體中，油紙電纜和交聯(lián)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(jié)構(gòu)，在電壓場(chǎng)強(qiáng)增加或者絕緣油泄露、絕緣干燥的時(shí)候易發(fā)生局部放電現(xiàn)象，局部放電反過(guò)來(lái)又導(dǎo)致絕緣層不斷碳化，最終使絕緣層絕緣性能下降。下圖為導(dǎo)致油紙電纜絕緣層局部放電的兩種原因：絕緣油泄露導(dǎo)致絕緣材料干燥使得絕緣性能下降；電纜鉛包破裂進(jìn)水導(dǎo)致絕緣層變薄，局部場(chǎng)強(qiáng)升高，導(dǎo)致絕緣性能下降。

導(dǎo)致油紙電纜絕緣層局放的兩種原因

和油紙電纜不同，交聯(lián)聚乙烯電纜的絕緣材料為固態(tài)塑料結(jié)構(gòu)。在制造過(guò)程中如混入金屬雜質(zhì)、出現(xiàn)氣孔空洞，或由于內(nèi)、外半導(dǎo)體層不規(guī)則突起引起高壓場(chǎng)強(qiáng)的不均勻，或絕緣中存在電樹(shù)枝等，在這些部位都有可能出現(xiàn)局放。這些缺陷都會(huì)影響電纜的使用壽命，其中交聯(lián)聚乙烯電纜中電樹(shù)枝的出現(xiàn)對(duì)其壽命有很重要的影響。大多數(shù)聚合物絕緣在強(qiáng)電場(chǎng)的長(zhǎng)期作用下，由于受到電、熱、機(jī)械、化學(xué)等多因素綜合作用導(dǎo)致絕緣性能下降，其擊穿場(chǎng)強(qiáng)隨著電壓作用時(shí)間的增長(zhǎng)而降低，最后導(dǎo)致聚合物絕緣擊穿，其中一個(gè)重要的原因就是在聚合物中產(chǎn)生了電樹(shù)枝。根據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，電纜事故占電氣設(shè)備事故總數(shù)的比例約為28%,而電纜的樹(shù)枝老化所引起的事故占電纜事故的42%。日本等發(fā)達(dá)國(guó)家分析了交聯(lián)聚乙烯電力電纜的老化原因和老化形態(tài)，認(rèn)為電纜老化的起點(diǎn)為氣隙、雜質(zhì)、凸起毛刺等缺陷，這些缺陷再加上電場(chǎng)、熱、機(jī)械力、環(huán)境等老化因素，就會(huì)以局部放電、水樹(shù)枝之類的老化形態(tài)表現(xiàn)出來(lái)，最終都?xì)w結(jié)于電樹(shù)枝而導(dǎo)致絕緣擊穿。

電樹(shù)枝的引發(fā)和生長(zhǎng)過(guò)程很復(fù)雜，要受到很多因素的影響，如局部放電、電場(chǎng)分布、空間電荷分布、通道的電導(dǎo)、氣體的壓力、材料的結(jié)構(gòu)形態(tài)等等，而另外交聯(lián)聚乙烯的填料、復(fù)合介質(zhì)、厚層材料、結(jié)晶狀態(tài)以及材料內(nèi)的微孔、低密度區(qū)、運(yùn)行環(huán)境等也對(duì)電樹(shù)枝的引發(fā)和生長(zhǎng)有著或多或少的影響。國(guó)內(nèi)外運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和研究成果表明，交聯(lián)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(lián)聚乙烯絕緣介質(zhì)的樹(shù)枝狀老化，而局部放電測(cè)量是定量分析樹(shù)枝狀劣化程度的有效方法之一。在樹(shù)枝引發(fā)初期，其局部放電量約0.1pC；當(dāng)樹(shù)枝發(fā)展到介質(zhì)擊穿臨界狀態(tài)時(shí)，其局部放電量達(dá)到1000pC左右。

交聚乙烯電纜局放

除此之外，在電纜附件中電纜終端和中間接頭是最容易發(fā)生局放故障的位置，不合格的生產(chǎn)工藝或者施工安裝人員技術(shù)不熟練都有可能導(dǎo)致電纜附件存在隱患，誘發(fā)局放故障和擊穿故障。

電纜接頭可能的局部放電位置點(diǎn)

由此可見(jiàn)，對(duì)交聯(lián)聚乙烯電纜部放電檢測(cè)試驗(yàn)可以得到電纜絕緣中電樹(shù)枝等重要缺陷的狀態(tài)數(shù)據(jù)，而且可以反應(yīng)出電纜附件安裝過(guò)程造成的缺陷。因此對(duì)交聯(lián)聚乙烯電力電纜進(jìn)行局部放電檢測(cè)試驗(yàn)是及時(shí)發(fā)現(xiàn)其故障隱患、預(yù)測(cè)運(yùn)行壽命、保障電力電纜安全可靠運(yùn)行的重要手段。

相關(guān)產(chǎn)品

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