高压电缆在电压极性反转过程中的空间电荷行为研究

为探明同轴结构交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘在外施电压极性反转过程中的空间电荷注入、迁移、抽出等动态演变规律,分析外施电压极性反转过程中空间电荷导致的反转“滞后效应”,并探究温度梯度协同作用的影响规律,对XLPE电缆进行了不同电场强度、温度梯度场下,外施电压快速极性反转过程中的空间电荷研究,并基于异极性电荷注入、迁移理论,对极性反转过程中电缆绝缘空间电荷的演变规律进行分析。研究结果表明:XLPE电缆在外施电压快速反转过程中,由于电缆绝缘内部残余电荷的影响,电缆两侧电极电荷峰表现出不平衡的反转特性,导致电缆外半导电层电极的电荷峰出现了明显的反转“滞后效应”。

温度梯度效应对油纸绝缘材料空间电荷分布特性的影响

针对换流变压器及直流套管中油纸绝缘系统存在的内外温度不同的温度梯度效应对油纸绝缘中空间电荷分布的影响，利用电声脉冲法（PEA）研究了不同温度差下（△θ=0～40℃），在场强分别为10～40kV／mm时单层油纸中空间电荷特性及场强分布。实验结果表明：在各个电压及温度梯度下异极性电荷始终存在，这表明油纸绝缘中的杂质电离在空间电荷积聚中起主要作用。并且随着温度梯度的增大，低温侧异极性电荷越来越多，从而使低温侧的场强畸变越来越大。但是，随着施加场强的升高，低温侧场强畸变率却减小；该研究结果为换流变压器油纸绝缘结构优化设计提供了实验依据。

温度梯度下XLPE同轴和平板结构试样空间电荷行为对比性研究

直流电场下,电缆绝缘中的温度梯度效应导致绝缘材料空间电荷行为复杂,影响电缆系统长期运行的可靠性。目前,温度梯度下电缆绝缘空间电荷特性的研究多集中于平板结构的切片试样,但平板结构切片试样的空间电荷测量能否反映真实电缆绝缘中的空间电荷特性尚缺乏有力证明。该研究测量并分析了温度梯度场下2种不同结构(同轴结构、平板结构)10 kV交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)试样的空间电荷演变特性以及电场分布行为,基于去压状态下的空间电荷行为,计算了XLPE同轴电缆和切片试样的载流子迁移率以及陷阱深度分布,并对2种结构XLPE试样的空间电荷行为和电荷特性参数进行了对比性研究。该研究结果表明同轴结构和温度梯度效应均会加剧XLPE电缆外半导电层附近的空间电荷积聚,除了结构因素的影响,温度梯度场下XLPE同轴电缆和平板切片试样的空间电荷演变规律以及电荷特性参数均呈现出等效规律。

基于新型测量设备和恢复算法的直流电场下同轴电缆空间电荷研究

直流电场下电缆绝缘内部的空间电荷积聚现象严重影响系统长期运行可靠性;电缆运行中内导体由于感应电流的焦耳效应而发热,在绝缘层形成温度梯度效应,导致介质密度不均匀;电缆的同轴结构也会造成测量波形的畸变。这些现象均会对直流电场下同轴电缆的空间电荷特性研究造成一定的影响。为此,在国内外同轴电缆空间电荷测量研究现状的基础上,基于前期研制的适用于温度梯度下同轴电缆空间电荷测量设备和空间电荷测量波形恢复算法,对10 kV交联聚乙烯(XLPE)同轴电缆的空间电荷特性进行了研究。测量并恢复了不同直流电压、温度梯度条件下10 kV同轴电缆的空间电荷波形,分析了XLPE同轴电缆在直流电场下电荷的注入、迁移、积聚特性与电场强度和温度的关系。研究结果表明:直流电压作用下XLPE电缆两侧电极均出现异极性电荷积聚情况,外半导电层侧积聚的异极性电荷量大于内导体电极侧;温度梯度下,外半导电层侧积聚的异极性电荷量增加,而内导体电极附近积聚的异极性电荷量会减少。