交联聚乙烯绝缘高温直流击穿威布尔分布的厚度效应

交联聚乙烯绝缘层厚度设计是高压直流电缆研发的关键任务之一。然而,实验室中难以获得厚绝缘样品的直流击穿性能参数,绝缘层厚度设计缺少直接的数据支撑,因此研究交联聚乙烯绝缘直流击穿的厚度效应具有重要意义。该文获得了不同厚度交联聚乙烯绝缘样品在90℃下的直流击穿特性,揭示了交联聚乙烯绝缘威布尔特征击穿场强和形状参数随样品厚度的增加而减小的厚度效应。采用电荷输运和分子链位移调制模型计算了交联聚乙烯的直流击穿过程,结果表明击穿威布尔形状参数受陷阱能级、陷阱密度、载流子迁移率随机变量标准差的影响。在厚试样中,三种电荷陷阱参数的高斯分布更宽、标准差大,导致击穿场强分散性增大,其中电荷陷阱能级随机变量标准差的影响最显著。因此,交联聚乙烯绝缘电荷陷阱参数分布是决定其高温直流击穿厚度效应的关键。该研究可为高压电缆绝缘设计提供理论指导和实验依据。