硅脂涂覆料对XLPE/EPDM复合介质界面电荷积聚和击穿特性的影响

电缆与附件复合介质界面的电荷特性,不仅与复合介质界面极化机理有关,也受到高场强下电极注入电荷的影响。另外,电缆与附件界面涂覆料也会影响界面电荷的积聚和消散特性。文中基于附件安装工艺中常用的普通硅脂和氟化硅脂两种硅脂涂覆料,测量了交联聚乙烯/三元乙丙橡胶（XLPE/EPDM）复合介质在不同硅脂涂覆下,外施不同极性电压时界面电荷积聚和消散特性,通过体预压和界面击穿试验探讨了界面残余电荷对界面击穿电压的影响规律。研究结果表明：涂覆氟化硅脂试样的界面电荷量多于涂覆普通硅脂试样。且涂覆氟化硅脂时,界面残余正电荷的衰减速率远高于界面残余负电荷的衰减速率。另外,当界面残余电荷极性与界面针电极极性一致时,有利于提高界面击穿电压,反之亦然。界面涂覆氟化硅脂试样的界面击穿电压均低于涂覆普通硅脂试样。

直流叠加冲击电压下XLPE/EPDM界面的空间电荷特性

在直流输电线路中,电缆线路易受到操作或雷电过电压的侵扰,导致线路在直流电压的基础上叠加冲击电压,再加之电力设备绝缘的感/容效应,导致各元件间的电磁能量转换过程造成线路系统发生震荡,产生上百乃至上千赫兹的高幅值冲击电压波,严重影响电力设备绝缘长期运行可靠性。为此基于实验室已有的直流叠加冲击电压下PEA法空间电荷测量系统,分别测量了直流电压、冲击电压、直流叠加冲击电压作用下XLPE/EPDM复合介质中空间电荷特性。实验结果表明,在直流电压作用下,随着电场的升高,两种介质的电导率特性发生反转,导致界面电荷量逐渐发生变化;冲击电压作用下,正冲击导致界面处出现负电荷的积累,负冲击导致则界面处出现正电荷的积累,电荷量会随着场强增大而增加;当直流叠加同极性冲击,等效直流电场倍增,由两种材料电导率大小的反转导致界面电荷呈现先减小后反向增加趋势;当直流叠加异极性冲击,在叠加期间,由于等效直流电场的降低以及暂态电场极化的影响,导致界面电荷减少。

不同涂层对XLPE和EPDM双层绝缘介质空间电荷特性的影响

为研究不同绝缘涂层对直流电缆附件界面空间电荷分布特性的影响,对直接接触、涂抹普通硅脂涂层和涂抹极性硅脂涂层3种不同界面状态的交联聚乙烯(XLPE)和乙丙橡胶(EPDM)双层绝缘介质,在不同外施电场下的空间电荷分布进行试验,分析了加压和短路过程中界面电荷的动态变化过程,研究涂层材料对直流电缆附件界面电荷的影响规律。结果表明:不同界面状态对XLPE/EPDM双层绝缘介质界面空间电荷分布的影响不同,且在不同外施电场下,其变化趋势也不同。在相同温度和电场下,极性硅脂涂层界面积累的空间电荷量最大。

界面形态对XLPE-EPDM复合界面放电特性的影响研究

电缆主绝缘与附件绝缘之间的界面击穿是电力电缆绝缘破坏的主要形式,为此有必要对固体复合界面击穿机理、放电特性进行研究。以XLPE-EPDM复合界面为研究对象,基于表面接触理论及界面放电试验,通过显微镜观测界面微观形貌并提取界面形态特征,研究了界面接触形态对复合界面放电特性的影响规律。结果表明,复合界面绝缘强度与界面形态特征之间有较好的关联性。随着表面粗糙度的减小,界面实际接触面积比例增大,接触点密度增大,气隙尺寸减小,界面形态改善;而局部放电起始电压、界面击穿电压均有所上升,放电重复率及放电功率均下降,局部放电强度降低。本研究为改进电缆附件材料与结构设计、选型、指导电缆附件安装工艺及电缆故障检测提供了理论基础。

±320 kV直流电缆交联聚乙烯/三元乙丙橡胶附件击穿特性

高压直流电缆接头与终端为电缆系统故障的多发点,其击穿强度为直流输电系统安全稳定运行的重要基础。文中以±320 kV高压直流海底电缆中交联聚乙烯(cross linked polyethylene,XLPE)/三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene monomer,EPDM)附件为研究对象。首先,研究电缆及附件负荷循环耐压试验,发现附件界面为击穿薄弱环节;其次,研究绝缘材料电导率随温度变化特性对电场分布的影响规律,通过有限元仿真模拟电缆空载和满载运行时附件的温度分布与电场分布,发现最大电场出现在电缆绝缘靠近附件应力锥一侧,为29.5 kV/mm,低于附件材料的击穿场强;最后,研究界面在直流电场下空间电荷特性对电场分布规律的影响,通过电声脉冲法测试复合叠层片状样品介质界面的空间电荷及其电场分布,发现场强畸变率约为100%~200%。同材料本征绝缘匹配相比,界面空间电荷积聚对附件内部电场造成的畸变程度更严重,在后续附件提升中应更注重开发抑制空间电荷的绝缘材料。