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测温电缆绝缘层电晕放电的问题研究和管控

发布日期:2021-07-08 浏览次数:29

      测温电缆作为电缆的一种,其和普通电缆的机构类似,都是由芯、绝缘层构成,那么绝缘层电晕放电自然也是现实存在的,如何研究测温电缆的这个物理现象呢?当绝缘体之间有足够高的电压差时,就会发生电晕放电。想象一个单一的均匀挤出型绝缘线,从外面看,它看起来像一个光滑的均匀绝缘体。事实上,在绝缘层挤出过程中,绝缘层内有可能存在微小的空隙(气泡)。现在把绝缘体夹在有电压的导体和接地面之间。在绝缘内部,有一个电压梯度。例如绝缘厚度为10mil (0.254 mm),导体与地之间的电压为1000V,则电压梯度为100V / mil(或约4kV / mm)。

更进一步的说,如果电缆绝缘层中有一个1mil的空隙,那么就会有一个足够高的电压差,从而在这个1mil间隙中产生火花。对于交流电力系统,电压循环将导致放电发生在某些阈值电压以上,当交流电压低于维持电晕事件所需的电压时,放电停止。对于直流系统,电压可能永远不会低于“熄灭电压”,从而产生连续的电晕放电。

电晕放电也可能发生在导体和绝缘之间的间隙或沿绝缘表面存在电压差的地方。

虽然电晕放电是一种电压击穿现象,但它是一个低能量事件。由于从电源到地(或多相系统中的线到线)的电路径包括多层绝缘层,相当于在电路中有一个大电阻。一个紧密的平行电缆电路相当于是把一个小电容器在一个有大电阻的电路中放电。

电晕放电,即使在低能量时,也会引起绝缘损坏,主要是通过绝缘碳化。这种碳化是一个非常缓慢的过程,特别是当电压水平仅高于电晕放电的起始电压时。炭化使绝缘慢慢变成半导电,直到有一个导电路径最终导致绝缘(介质)击穿。一旦发生,电晕放电会产生类似于电弧事件的现象。

电缆绝缘层由于电晕放电而老化的速率由以下几个因素决定:

系统电压 

系统频率 

波形形状(例如,正弦与脉宽调制) 

温度 

高度 

电路噪声(例如,来自继电器的反电动势) 

组件设计 

这些因素的组合以及它们如何降低组件寿命是一个正在进行的研究领域,在过去的几年中,国外公司一直在研究这些参数对EWIS组件的影响。但事实是,这些研究虽然对航空航天领域来说可能是新的,但总体上并不新鲜。多年来,高压供电系统一直是铁路运输的一部分。我们可以从其他行业中学到很多东西来支持航空航天的发展

首先要考虑的是使绝缘层变厚。如果绝缘较厚,则绝缘层内电压梯度会减小。考虑前面的例子,如果绝缘是两倍厚,电压梯度将是50V/mil而不是100。但是因为对重量的极度敏感,对于航空航天领域这一做法并不现实。

其次可以考虑改进材料和加工工艺或不同的电路配置来限制电缆之间的电压差。从材料方面来说,避免碳化绝缘结构的非碳基材料等绝缘材料是可行的,但该材料被证实容易退化。

   目前,绝缘层电晕放电已经引起了测温电缆行业的重视,一系列行之有效的措施都在严格管控和监控中,测温电缆的多年经验也验证了这种管控的有效性。


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