XLPE電纜中間接頭典型施工缺陷電場及擊穿特性研究.pdf

1、XLPE電纜以其優(yōu)越的電氣性能在城市電網(wǎng)得到廣泛應(yīng)用，但近年來電纜故障率也越來越高，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)交聯(lián)聚乙烯電纜故障是由現(xiàn)場安裝工藝不當(dāng)所引起的。現(xiàn)場主要的施工缺陷可以概括為主絕緣劃傷、主絕緣殘留雜質(zhì)、半導(dǎo)電層剝離不齊三種典型缺陷。
　　為評估這三種典型施工缺陷的危害性，本文建立了中間接頭典型施工缺陷模型，通過有限元方法分析每種缺陷電場分布及畸變程度。研究發(fā)現(xiàn)，主絕緣劃傷存在空氣隙時(shí)，最大電場強(qiáng)度隨著空氣隙厚度增加而減?。豢諝?/p>

2、隙厚度一定時(shí)，最大場強(qiáng)隨著空氣隙長度增加而增大。主絕緣殘留雜質(zhì)時(shí)，半導(dǎo)電層切斷處、連接管附近的主絕緣雜質(zhì)周圍電場畸變最嚴(yán)重，且主絕緣雜質(zhì)周圍最大場強(qiáng)大于半導(dǎo)電層切斷處。隨著雜質(zhì)半徑增加，連接管附近雜質(zhì)周圍電場強(qiáng)度近似呈現(xiàn)指數(shù)增長，切斷處場強(qiáng)呈正比例增長。此外，雜質(zhì)不同電荷量和電性對電場畸變程度同樣有重大影響，特別是當(dāng)雜質(zhì)中混合了電負(fù)性雜質(zhì)時(shí)，周圍最大場強(qiáng)超過5MV/m。半導(dǎo)電層剝離不齊時(shí)，附近電場數(shù)值大小雖然未超過1MV/m，但畸變程度

3、最大。
　　為進(jìn)一步研究缺陷下XLPE擊穿特性，本文設(shè)計(jì)一套加壓試驗(yàn)平臺，對制作的缺陷試樣進(jìn)行加壓試驗(yàn)，記錄從加壓起始時(shí)刻直至試樣擊穿全過程的電壓、電流波形，研究不同缺陷試樣的擊穿特性。無缺陷試樣、主絕緣劃傷試樣平均擊穿電壓分別為54.6kV、40kV，擊穿瞬間電流均達(dá)到5A；半導(dǎo)電層剝離不齊試樣平均擊穿電壓為31kV，擊穿瞬間電流為10A，該試樣擊穿瞬間電流值為無缺陷試樣和主絕緣劃傷試樣的兩倍，擊穿電壓為所有缺陷試樣中最低。雜質(zhì)

4、試樣擊穿電壓和擊穿瞬間電流值隨雜質(zhì)類型、大小的不同差別較大，整體而言銅屑雜質(zhì)擊穿電壓小于砂石雜質(zhì)。砂石雜質(zhì)擊穿瞬間電流值為2-25A之間，銅屑的電流值為0.2-15A之間。隨著雜質(zhì)大小、面積的增大，砂石試樣擊穿瞬間電流逐漸增大。
　　通過對比計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論是無缺陷試樣還是缺陷試樣，擊穿位置均散落在主絕緣與半導(dǎo)電層邊界附近區(qū)域，這與靜電場分析中較大場強(qiáng)的分布區(qū)域一致。無缺陷試樣的擊穿電壓大小與電場畸變程度密切相關(guān)，電場畸變程度大