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影响电力电缆绝缘老化的因素

发布时间:2021-10-12 00:53:42人气:

①绝缘形状系数
近年来6-35kV电压级的电力电缆,使用橡胶预制件终端、冷收缩终端等有机材料制作的终端头越来越多,由于这些电缆外形尺寸,比以前使用的瓷终端头小得多:电缆终端爬电距离比瓷终端小。污秽条件下运行的户外终端头是否会出现放电现象,与终端头外绝缘的泄漏电流有关,而泄漏电流又与外绝缘表面电阻有关。表面电阻高,泄漏电流就小,放电电压就会提高。

公式
式中Rs为外绝缘表面电阻;Ps为外绝缘表面电阻率;f为形状系数;L为外绝缘高压极对接地极之间的距离;D(l)为相应于l处的终端头绝缘外径,是随1而变的函数。由此可见,外绝缘表面电阻是与形状系数成正比,而形状系数随高压极与接地极之间的距离增加而增加,随绝缘外径减小而增加。形状系数大,放电电压就会提高。有机材料作为外绝缘的终端头(如橡胶预制件装配式终端、冷收缩式终端、热收缩式终端等)一般都不填充绝缘剂,因此外径小,形状系数大,这对提高放电电压有利。但是当终端头外绝缘颈缩部位(两个雨裙之间)直径很小的情况下,雨裙不能很大,即雨裙直径与缩颈部位直径之比不可太大,以免颈缩部位表面电流密度远大于雨裙上的表面电流密度,造成颈缩部位发热干燥,从而承受较高电压,导致长期局部放电(电晕),形成漏电痕迹。

②材料表面特性
材料的表面特性,会影响污秽条件下绝缘的表面电阻。橡胶预制件装配式终端头漏电痕迹材料表面特性主要是指材料对水的亲和力(憎水性还是亲水性),以及材料的静电效应。作为高压绝缘的无机材料,如电瓷,玻璃等,通常都具有亲水性,受潮后表面形成薄薄的水膜。而有机材料如乙丙橡胶、硅橡胶、聚乙烯、交联聚乙烯等,通常都具有憎水性,雨水滴在这些材料表面上一般都成水珠状,硅橡胶的憎水性尤为明显。强的憎水性会提高在污秽潮湿状态下绝缘材料的表面电阻,从而提高了放电电压,这就是硅橡胶作为外绝缘材料的优点之一。上述这些有机材料的另一个特性,就是一般都具有静电效应。运行中的电缆终端头外绝缘静电效应,将起到不良的作用,它会使周围的灰尘吸附在绝缘表面,从而在潮湿状态下形成水膜,表面电阻下降,同时,由于静电效应,使得落在绝缘表面上的灰尘难以被雨水冲走,自洁性大大降低。硅橡胶的静电效应,比其他几种常用有机绝缘材料更强,这是硅橡胶作为终端头外绝缘的一个不足之处。

③电场分布不均匀
XLPE电力电缆的绝缘中的电场呈圆柱形分布,在靠近电缆线芯的区域电场较强,向外电场逐渐降低,设计电缆绝缘时一般会充分考虑绝缘承受电场强度的能力,并且留有一定绝缘裕度,在正常情况下,是不会发生电缆的局部放电的,但是,当电缆由于其他原因,如含有杂质,气泡,水份等等,就会使得电缆的绝缘部分的电场分布发生严重畸变。

如当有气泡存在时,由于气体的介电系数比聚乙烯绝缘的介电系数小,而电压的分布与介电系数的大小成反比,在气泡存在处的电场远远大于其它地方的电场,加之气体的耐电强度又低于聚乙烯的耐电强度,所以首先在气泡处发生放电。长期的局部放电使绝缘发生老化,最终导致故障发生。

④电缆头制作工艺不够要求
电缆头是电缆绝缘最薄弱点,如电缆头制作工艺、质量不符标准,内部就不可避免地存在缺陷,导致电场分布不均匀,潜伏的隐患就会在以后运行中体现出来。当缺陷反复受到过电压冲击,在场强达到一定值以上,就会在其绝缘上形成树枝化放电(树枝一样的细微通道和放电痕迹)而劣化,发生局部放电。局部放电经过长期的累积效应,会使劣化通道逐渐扩大,使绝缘性能下降并形成贯穿性通道,导致事故发生。

电缆头制作工艺不符合要求主要在以下几个方面:
1)电缆头制作工艺不精细,在制作过程中,留下气泡、水分等杂质缺陷,导致局不放电而引起击穿,主要体现在:a、剥离半导体时,损坏内绝缘或绝缘表面有微粒、灰尘等杂质;b、电缆头密封不良,使绝缘内部有水分、潮气,导致绝缘受潮;c、电缆接头工艺不标准,密封不规范,造成接地;d、制作环境湿度、潮气偏大,引起制作部位(电缆头)绝缘整体性受潮。
    
2)电缆施工过程中,使电缆本体受损。a、弯曲过度,损坏内绝缘或导致绝缘内部气隙产生;b、车辆振动等机械作用外力,使电缆变形,形成不均匀电场。
    
3)电缆接地工艺,出现错误接线等接法,导致接地线形成环流或断裂,主要表现在:a、接地线截面较小、未焊接,导致接地线断裂;b、单芯电缆接地,有两点或多点接地现象,导致在接地线上形成电流回路,长时间的热效应而破坏绝缘。
    
⑤屏蔽网和绝缘材料变形
电缆在安装运输过程,由于挤压、弯曲过度,或者在安装施工中挤压、拉伸、弯曲过度,使屏蔽网或绝缘层发生变形,使电力电缆的电场分布发生畸变,局部电场被加强,导致局部放电,长期的局部放电更加使绝缘材料变形,形成恶性循环,导致电力电缆发生故障。

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