电力电缆局部放电的产生

局部放电是指设备绝缘系统中部分被击穿时而产生的电气放电，这种放电可以发生在导体附近，也可发生在其它位置。它由于电场强度不均而在绝缘弱点发生。局部放电通常在表面的气隙内或绝缘内部产生，因为固体和液体材料的介电常数总是大于气体的介电常数。在交变电场的作用下，周围介质的电场强度要低于气泡中的电场强度，而在标准大气压下，固体以及液体介质的击穿场强总要大于气泡的击穿场强，因此当电缆内的电场强度达到气泡的击穿场强时，气泡处就会首先产生放电现象，而其他介质依然保持着很好的绝缘性能，这就产生了局部放电现象。局部放电在气隙中的持续时间很短，约为10^-8数量级。

在固体和液体共存的组合绝缘结构中，如油纸电缆，其在制造过程中使用了真空干燥浸渍技术，可以保证电缆中基本不含气隙，但却会使电缆绝缘体中存在一些充满绝缘油的间隙。这些绝缘油的介电常数往往要比固体介质小，而击穿场强又要低于固体介质的击穿场强。因此，当电缆内的电场强度达到绝缘油的击穿场强时，油间隙处就会首先产生放电现象，不过与气隙相比其产生放电现象所需要的电场强度要更大。放电脉冲在油间隙中持续的时间比较长，可达10^-6数量级。由于在相同大小的间隙中，绝缘油的击穿场强要比气体的击穿场强大1-2个数量级，所以油间隙的放电量比气体间隙的放电量一般要大1-2个数量级。

在电缆发生故障初期，由于电缆各处的绝缘程度不同，就会导致电缆内部电荷分布的不均匀，进而导致某些部位场强偏大某些部位场强偏小。在这种电场分布不均的情况下，电缆绝缘系统中场强偏大的区域就会发生放电现象，但不会立刻产生击穿现象，这就是发生在电缆内部的局部放电现象。

电力电缆局部放电量的大小与电缆的绝缘情况关系非常紧密，大量研究表明，局部放电的发生可能是由电树枝引起的，同时局部放电现象的发生又加速了电树枝的生长以及绝缘材料的劣化。电缆局部放电量的变化也预示着电缆的绝缘状况正在发生变化，电缆可能存在着危及其安全运行的缺陷。因为在发生局部放电时，会电离出电子、正负离子等，在电场力的作用下这些带电粒子具有较大的能量，当它们撞击到电缆绝缘层内气隙的绝缘壁时，将导致高分子绝缘材料的化学键断裂，产生裂解。在放电位置处介质发热会达到很高的温度，会造成绝缘材料在放电位置被融化或烧焦；温度升高还会使绝缘材料产生热裂解以及增大介质的损耗和电导，这样将产生恶性循环，最终使绝缘体破坏。电缆内持续发生的放电以及放电产生的高压气体都会促使绝缘体产生微裂，电缆在额定电压下运行时，局部放电能存在于孔隙、电树枝、杂质、裂纹以及剥离的界面上，当绝缘层与内、外导电层间有空隙或绝缘中存在微孔时，局部放电将侵蚀绝缘而导致电缆绝缘性能降低，加速电缆的老化，最终导致电缆发生绝缘击穿现象。