电荷发射屏蔽的工作原理及其试验研究

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1、电荷发射屏蔽的工作原理及其试验研究西安支通大学屠德民刘文斌庄国平刘子王洗F日电现厂滕维钧刘露萍周绍昌在;宗林搀摘要z电荷发射屏蔽是超高压塑料电力龟，生;)~叫结忱的发在六句。在对来乙烯薄膜作短路击穿和支直流叠加击穿试验的建础上，兰卡和电flr~，主j、引起的树枝化通道是来合物击穿的原因。为了提高聚乙烯的岳穿乐皮，心项防立也荷的注入。根据电极和绝缘的界面理论，解释了电荷'ii.入和安公导ít的λ本原挫O特殊的两种发射屏蔽的认验结果表明，电苛发射屏蔽可成倍地提高来乙时IÍt'J卫频击穿电场强度，f!页压短路击穿和f员压反极性击

2、穿的电场强度。文章还分析了串联复合介质击穿电压计算公式的局限性和影响发射屏蔽放位的因素，故对发展我国文立ilit电缆的新型结构具有实际和理论意义。主题词E支联来乙烯绝缘电力电缆绝缘屏蔽电荷原理研完为了在较高的电压范围内使塑料电缆能比较复杂，电荷发射屏蔽的效果也与制造发逐渐代替油浸纸电力电珑，必须相应提高绝射屏的材料有关。因此极有必要在工艺因素缘的工作电场强度。在实验室中纯聚乙烯的较少的试样上，从事更精确的实验研究。击穿场强高达1000kVjmm[l[。可是交联聚本文在查明电荷注入对绝缘击穿场强影乙烯电缆绝缘的击穿强度仅在4

3、0~60kV/响的基础上，根据电极和聚合物的界面理论，mm'2i。当交联聚乙烯电缆绝缘中含有杂质提出电荷发射屏蔽的工作原理，最后在试样时，击穿强度甚至可降低到30kVjmm以下。上做了均匀电场的击穿试验。结果表明，电因此提高塑料电缆的工作电场强度，必须相荷发射屏蔽能提高聚乙烯的工频击穿场应提高绝缘的短时击穿场强[3J。强(36伪~103%)、直流预压短路击穿场强1977年，美国Bahder等考虑到交联聚(34.5%~46%)和直流预压反极性直流击穿乙烯电缆半导电屏表面的凸出物对绝缘介电场强(24.7q奋)。文内还对有关的实

4、脸现象作强度的影响，提出了在绝操和半导电屏之间了理论分析。加一层电荷发射屏蔽，使交联聚乙烯的交流注入电荷在聚乙烯击穿场强约提高了80份[4J。可是Ball等把击穿中的作用电荷发射屏蔽使用在66和275kV交联聚乙烯电缆上，并不能明显提高绝缘的脉冲和交。ooper等以聚乙烯薄膜为试样，在直流流击穿电压，他们认为友射屏只能作为抵御预压之后进行了脉冲击穿试验，发现脉冲击导电屏表面上偶然凸出物影响的一种"保穿场强取决于直流电压的大小及其与脉冲电险"而]。压的极性关系。同极性顶压使脉冲击穿电压由于电荷发射屏蔽实验的困难性，直到有所增

5、加，而异极性预压使脉冲击穿场强随、目前为止发表的有关论文极少。现有的文章着预压值的增加而线性下降5。这就说明直中，对发射屏能否明显提高绝缘的击穿强度流预压期间聚乙烯试样中建立的空间电荷与存在着争试。众所周知，挤塑绝缘的形态结构电极的极性相同，同极性空间电荷产生的原份刘予玉、张宗材;为课题总负卖人.安宏伟和j司忠义同学参加了试验Ll'f.•5‘·3。1994-2006ChinaAcademicJourna1ElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.ht甲://WWW.c血i.ne

6、t因是电荷从电极的注入。为了进一步研究注2、电荷对绝缘啬穿的影响，我们做了空间电荷引起的介质击穿试验。以圆柱形导电橡皮电极压紧聚乙烯试样后摆在硅油中，在试样上施加一定时间的直流电压后，切除电压立即短路，得出试样短路击穿率与直流预压电场强度的关系如图1。Vι(kV)1∞'欠980/'图3直流电压对聚乙烯薄膜交流击穿G60电压的影响。l、-'0..40/,,-'•流也压下。值得注意的是，尽管直流偏直电20压大于交流击穿电压的峰值，它并不引起交:;00一写了一寸布一一班380400流击穿电压的明显下降。这说明聚乙烯的击E'(kV

7、/mm)穿不是由电场大小决定的本征击穿，而是与图1聚乙烯试样短路击'!}卒P与)主流电荷运动有关的其它过程。试验研究表明l6!，预压场强F的关系在均匀电场中聚乙烯的击穿是由于电极和聚乙烯界面上形成树枝通道而产生的。树枝通聚乙烯的短路击穿试验说明，尽管聚乙道是电荷在注入过程中通过Auger效应积烯有非常高的直流介电强度，它完全能胜任累能量或者正负电荷中和释放能量，使聚乙正常的工作场强，但是偶然的事故将会导致烯分子链断裂而形成低分子的结果。击穿F短路击穿的原因在于试样在直流预压期间的注入电荷在短路期闹，建立了足够高电荷的注入和

8、发尉屏蔽的反电场。在文献[6]中已查明，在均匀电场虽然人们对介质-电板的界面和介质中中电荷的注入量决定于电极的极性，负极性载流于的运动发表了许多论文iTi，但对聚合电极的电荷注入比正极性的多得多。注入电荷对聚乙烯薄膜击穿的进…a步作物中电荷的注入机理尚未有定论。根据我们的电荷注入模型IM]，在平板电极处