交联聚乙烯-硅橡胶界面电痕破坏规律研究

随着经济的高速发展，交联聚乙烯电力电缆以其优异的机械和绝缘性能而广泛使用于城市电缆网建设中。然而，硅橡胶电缆接头或终端在连接电缆时，二者间必然存在交联聚乙烯-硅橡胶界面，它是电缆网中最薄弱的部位。界面放电极易使界面炭化而导致电界面痕破坏。电痕破坏现象严重威胁着电缆网的安全，所以对其破坏规律的研究非常必要。传统研究表明界面的绝缘强度与界面压力、划伤、半导电层残留或半导电漆的渗透、微导电屑等因素有关。但是，绝缘强度只提供了很少的信息，界面的电痕破坏过程和规律仍不明确。本课题拟用数字相机记录发生在界面上的放电光和电痕分布及其变化过程，获得的数字图片包含了丰富的电痕破坏信息。在对其采用图像和非线性等数据处理等方法的基础上，深入研究以上各因素及其组合条件下的界面放电光和炭化的过程和分布特征及内在联系，得出电痕破坏的规律。本课题对指导电缆接头的安装，保障电力系统的稳定安全，具有重要的意义和实用价值。

本课题针对交联聚乙烯电力电缆接头的交联聚乙烯和硅橡胶两绝缘界面经常出现的电痕破坏现象，建立了电缆接头界面电痕破坏模拟实验平台，利用高速相机对发生在交联聚乙烯和透明硅橡胶界面上的放电光和炭化特征进行了测量和系统研究，分析了界面压力、界面缺陷如：划伤、微导电屑等因素以及过电压种类等对界面放电发光炭化和电痕破坏的现象，采集了界面破坏过程中放电和炭化分布图像，采用了图像处理方法，得到了放电光分布和炭化分布之间的相互关系和电痕破坏的规律。.针对交联聚乙烯电缆接头在老化后界面压力下降而影响界面绝缘性能现象，进行了界面压力对界面电痕破坏的实验，采集了界面破坏过程中放电和炭化分布图像，采用了图像处理方法，得到了放电光分布和炭化分布之间的相互关系和电痕破坏的规律。结果表明界面压力的提高抑制了界面起始放电的发生和发展、延迟了炭化和电痕破坏。.在交联电缆接头安装过程中，有可能对界面产生划痕和混入微导电屑等缺陷，造成界面绝缘性能下降的现象，进行了界面划痕和微导电屑等缺陷对界面电痕破坏的实验，采集了界面破坏过程中放电和炭化分布图像，采用了图像处理方法，得到了放电光分布和炭化分布之间的相互关系和电痕破坏的规律。对界面微导电屑的研究表明：导电屑代替了碳化，加强了对电荷的输运，降低了界面击穿强度。对界面划痕的研究表明：界面划痕在界面放电中加强了对电荷输运的作用加速了电痕破坏。.由于工频高压的半波长为10毫秒，每个半波长内如果有放电，其持续的时间往往很长，或者每个波长放电次数多，界面放电电弧图像是多次放电的叠加。这中叠加为数据分析带来了困难。所以，为了避免由于工频下半周波可能出现的多次放电叠加的问题，展开了低频率脉冲电压源下的电痕破坏规律的研究。在低频率脉冲过电压作用下，界面放电通道狭窄、通道分支数少而且分布随机。而在工频交流电压下，放电光通道的发展呈现三个明显的阶段。即初始放电阶段、中间放电阶段和电痕破坏阶段或最后阶段。在初始阶段，放电光弱；放电光通道狭窄、分支数少。随着时间的发展，放电光变得明亮，分枝数有越来越多的趋势，强度也越来越大。特别是在最后的电痕破坏阶段，放电光显著增强、光亮度和面积变大；分支数目急剧增加。放电光通道形状和位置也越来越固定，炭化也在放电通道内快速形成。结果表明，脉冲电压作用下，界面电痕破坏困难。.本课题对指导电缆接头的安装，保障电力系统的稳定安全，意义重大。