高溫下電壓頻率對(duì)硅橡膠電樹(shù)老化特性的影響.pdf

1、近年來(lái)絕緣材料的電樹(shù)老化頻率特性受到了越來(lái)越多的研究，然而目前的研究多是在室溫下進(jìn)行的，實(shí)際高壓電力電纜運(yùn)行溫度相對(duì)較高。對(duì)于目前在交流電力電纜中應(yīng)用最廣泛的交聯(lián)聚乙烯電纜，其長(zhǎng)期運(yùn)行最高允許溫度為90℃，在一定程度上影響電纜附件絕緣材料硅橡膠的絕緣性能。因而，研究高溫90℃下電壓頻率對(duì)硅橡膠材料電樹(shù)老化特性的影響具有重要意義。
　　為了研究高溫90℃下電壓頻率對(duì)硅橡膠電樹(shù)引發(fā)特性的影響，采用針板電極模擬缺陷，在50Hz-100k

2、Hz寬頻率范圍內(nèi)，對(duì)硅橡膠試樣施加50V/s的線性升高電壓，統(tǒng)計(jì)不同電壓頻率下起樹(shù)電壓，并與30℃下的情況進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，與30℃下的階段性下降特征不同，90℃下起樹(shù)電壓隨頻率呈現(xiàn)單調(diào)下降趨勢(shì)，且相同頻率下90℃起樹(shù)電壓相對(duì)30℃至少降低17％。電樹(shù)生長(zhǎng)至臨擊穿時(shí)出現(xiàn)四種形態(tài)：樹(shù)枝狀、松枝狀、松叢混合狀和叢狀，其中松叢混合狀電樹(shù)僅在90℃條件下出現(xiàn)。30℃與90℃下隨電壓頻率升高電樹(shù)形態(tài)都趨向稠密，逐漸從樹(shù)枝狀轉(zhuǎn)變?yōu)閰矤睢７治稣J(rèn)為，

3、30℃下隨電壓頻率升高電樹(shù)引發(fā)機(jī)理發(fā)生轉(zhuǎn)變，針尖處的麥克斯韋感應(yīng)應(yīng)力導(dǎo)致450Hz-2kHz起樹(shù)電壓下降22%，而90℃下介電損耗產(chǎn)生的溫升導(dǎo)致分子鏈段松弛運(yùn)動(dòng)，從而出現(xiàn)起樹(shù)電壓?jiǎn)握{(diào)下降的情況，100kHz相對(duì)于50Hz起樹(shù)電壓下降了20%。
　　為了進(jìn)一步研究高溫90℃下電壓頻率對(duì)硅橡膠電樹(shù)生長(zhǎng)特性的影響，在50Hz-2kHz頻率范圍內(nèi)對(duì)硅橡膠試樣施加10kV恒定電壓，統(tǒng)計(jì)各個(gè)試驗(yàn)條件下的電樹(shù)生長(zhǎng)長(zhǎng)度隨時(shí)間變化曲線、臨擊穿前的電

4、樹(shù)形態(tài)以及落射光下的電樹(shù)圖像，并與30℃的情況進(jìn)行對(duì)比。
　　發(fā)現(xiàn)同一溫度下隨著電壓頻率升高，電樹(shù)生長(zhǎng)速度加快，電樹(shù)趨向密集，推測(cè)是由于單位時(shí)間內(nèi)電樹(shù)通道內(nèi)的局部放電頻次增加造成的。高溫試驗(yàn)組別的電樹(shù)生長(zhǎng)速度相對(duì)常溫較慢，同時(shí)電樹(shù)通道較粗，電樹(shù)形態(tài)更加密集。據(jù)分析，高溫下硅橡膠材料的彈性模量增大以及碳化現(xiàn)象的出現(xiàn)，導(dǎo)致了電樹(shù)通道的生長(zhǎng)相對(duì)常溫更加困難。然而高溫條件下硅橡膠材料的局部鏈段松弛加劇，放電強(qiáng)度相對(duì)較弱的徑向局部放電也能造