橡胶材料与交联聚乙烯绝缘界面的电气特性

作者：高电压技术郭长春 文霞

欢迎访问e展厅 展厅 16 绝缘材料展厅 贴片胶, 灌封胶, 绝缘漆, 绝缘胶, 凡立水, ... 摘要：为了解电缆附件和绝缘所用橡胶绝缘材料、交联聚乙烯形成的绝缘界面电气性能与橡胶材料厚度、过盈量配合等几何尺寸变化间的关系试验研究了两平行环形电极在绝缘界面上形成一小间隙绝缘界面的击穿强度。试验结果表明：界面电气强度随着两者过盈量的增加有逐渐增大趋势，但随过盈量继续增大则呈饱和现象；当过盈量较小时，随着材料厚度增加，界面电气性能呈线性增长趋势(试验范围内)；而过盈量增大后，随着厚度的增加，界面电气性能也出现增长饱和现象。 关键词：橡胶；交联聚乙烯；绝缘界面；电气特性；过盈量；抱紧力；弹力 中图分类号：TM247 文献标识码：B 文章编号：1003-6520(2007)03-0193-02 目前，国内已能生产500kV 电压等级的交联电缆。作为电缆系统安全运行所必需的电缆附件也随着电缆技术的更新而飞速发展，近2O年内已完成由热缩附件到预制附件或冷缩附件的更新换代[1]，电压等级也发展到22OkV，各种新型材料不断得到应用，制造技术已接近国际先进水平[2]。为了推动电缆附件技术的深入发展，本文对目前应用于电缆附件中的各种橡胶材料与交联聚乙烯绝缘界面的电气性能与相关结构参数变化的关系进行了研究，以掌握材料性能、结构参数等变化对附件电气绝缘性能的影响。 1 界面特性与过盈配合的关系 圆环形橡胶制品半径R 的内孔因过盈被撑大至半径为R的某一位置时，设体积不变，其变形为： 式中，R 为原半径为R处过盈后的半径，R 为橡胶制品内孔半径，6为过盈量。橡胶对聚乙烯的界面是由于橡胶变形拉伸后产生的弹力形成，橡胶弹力，一是△L／厶，其中，k为橡胶的弹性模量，△L、L分别为橡胶的拉伸量和长度，s为橡胶截面。对于环形橡胶件其整体弹力为： 其中，R为橡胶件某一位置的半径，d5为橡胶件半径为R处一微小截断面面积。R 为橡胶件外半径。两绝缘材料的界面电气性能除与材料表面光滑度、干燥状态、材料自身性能有关外，更重要的是两材料间的粘合状态，粘合越紧密其界面残余气隙越小，界面电气性能越好；附件中橡胶材料厚度及与电缆过盈量的改变将使两者间的贴合状态产生变化，直接影响界面电气性能 j。 2 试验方法与结果 用橡胶管状材料和聚乙烯棒组装成试样(见图1)，其两端预埋两电极，在两种材料界面形成一定长度绝缘界面，一端电极加高压、一端接地；按逐级升压法加压至界面短路击穿并记录击穿电压、计算出单位长度界面耐压水平[5]。从图1可知，施加电压后两电极间形成一电场，由于两电极间距离很小，橡胶与聚乙烯棒之间绝缘界面上的电场近似均匀分布，故可按E=U／l来计算界面击穿场强，其中，U为击穿电压；z为两极间距离，E为界面击穿场强。图2、3分别为击穿场强E与过盈量b、绝缘厚度口的关系曲线。 3 试验结果分析 该橡胶材料与聚乙烯棒过盈量增加时其界面电场强度会随之增加；过盈量增到一定值时界面电场强度增加量会逐渐减少，过盈量继续增加，界面电场强度则不会再增长；橡胶材料厚度增加、过盈量不变时，由于厚度增加，界面压力增大，界面电场强度也会随之增加；在试验选材的厚度范围内(≤15 ram)，过盈量小时界面电场性能随绝缘厚度的增加呈线性上升趋势；过盈量大时则随厚度增加呈饱和趋势。 4 结 语 从试验结果可知，对预制型、冷缩型及预制装配式附件，合理选取橡胶制品的厚度及与电缆绝缘的过盈量，能有效保证电缆附件与电缆绝缘界面的电气特性以确保电缆附件的安全可靠运行 引。 参 考 文 献 [1]应启良，魏东，高小庆，等．我国高压及超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的应用与发展[J]．电线电缆，2001(3)：3-9． [2]柯德刚．硅橡胶冷缩式电力电缆附件的应用[J]．有机硅材料，2002(6)：1I-13． [3]王佩龙，车念坚．高压电缆附件选型的若干问题[J]．电力设备，2004(8)：18—22． [4]刘子玉．电气绝缘结构设计原理[M]．北京：机械工业出版社，1982． [5]张红豫．高电压试验技术I-M]．北京；清华大学出版社，1982． [6]清华大学、西安交通大学．高电压绝缘I-M]．北京：水利电力出版社，1986．(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (1/6/2009)