高溫下電壓頻率對硅橡膠電樹老化特性的影響.pdf

1、近年來絕緣材料的電樹老化頻率特性受到了越來越多的研究，然而目前的研究多是在室溫下進行的，實際高壓電力電纜運行溫度相對較高。對于目前在交流電力電纜中應用最廣泛的交聯(lián)聚乙烯電纜，其長期運行最高允許溫度為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℃下電壓頻率對硅橡膠材料電樹老化特性的影響具有重要意義。
　　為了研究高溫90℃下電壓頻率對硅橡膠電樹引發(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)，對硅橡膠試樣施加50V/s的線性升高電壓，統(tǒng)計不同電壓頻率下起樹電壓，并與30℃下的情況進行對比。結(jié)果表明，與30℃下的階段性下降特征不同，90℃下起樹電壓隨頻率呈現(xiàn)單調(diào)下降趨勢，且相同頻率下90℃起樹電壓相對30℃至少降低17％。電樹生長至臨擊穿時出現(xiàn)四種形態(tài)：樹枝狀、松枝狀、松叢混合狀和叢狀，其中松叢混合狀電樹僅在90℃條件下出現(xiàn)。30℃與90℃下隨電壓頻率升高電樹形態(tài)都趨向稠密，逐漸從樹枝狀轉(zhuǎn)變?yōu)閰矤?。分析認為，

3、30℃下隨電壓頻率升高電樹引發(fā)機理發(fā)生轉(zhuǎn)變，針尖處的麥克斯韋感應應力導致450Hz-2kHz起樹電壓下降22%，而90℃下介電損耗產(chǎn)生的溫升導致分子鏈段松弛運動，從而出現(xiàn)起樹電壓單調(diào)下降的情況，100kHz相對于50Hz起樹電壓下降了20%。
　　為了進一步研究高溫90℃下電壓頻率對硅橡膠電樹生長特性的影響，在50Hz-2kHz頻率范圍內(nèi)對硅橡膠試樣施加10kV恒定電壓，統(tǒng)計各個試驗條件下的電樹生長長度隨時間變化曲線、臨擊穿前的電

4、樹形態(tài)以及落射光下的電樹圖像，并與30℃的情況進行對比。
　　發(fā)現(xiàn)同一溫度下隨著電壓頻率升高，電樹生長速度加快，電樹趨向密集，推測是由于單位時間內(nèi)電樹通道內(nèi)的局部放電頻次增加造成的。高溫試驗組別的電樹生長速度相對常溫較慢，同時電樹通道較粗，電樹形態(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)，導致了電樹通道的生長相對常溫更加困難。然而高溫條件下硅橡膠材料的局部鏈段松弛加劇，放電強度相對較弱的徑向局部放電也能造