塑料电缆绝缘层中的电场恶化原因是什么?

塑料绝缘电力电缆运行的可靠性，除绝缘材料本身特性不良。以外，其决定因素就是电缆绝缘结构的完善程度。在电缆绝缘层中恶化的电场将导致场致发射，引发电树枝、水树枝，最终使电缆绝缘层击穿。塑料电缆中，均匀介质的同心圆柱体电场可用最简单的数学公式表示，电场的分布图形可用电力线和等位线表示。其电力线是均匀辐射状，等位线是内密外疏的同心圆形，靠近导体附近的电力线密集，等位线间距小。因而导体附近的电场度大;远离线芯时电场强度减弱。由此可见，电场强度沿径向并不均等，而是均匀递减，所以在同一半径的圆周上的各点，其电场强度的大小是相等的。这种电场没有恶化，称为正常电场分布，如图1所示。

图1         正常电场分布

塑料电缆在绝缘结构完善时，其交流短时击穿场强很高(不小于几十千伏/毫米)，而实际电缆的击穿场强常低于这个值，其原因就是绝缘结构中存在某种缺陷，造成电场的恶化。最严重的缺陷是半导电屏蔽层上的节疤和遗漏，其次是绝缘层内部的杂质与气泡，最后是导丝效应严重的无屏蔽结构。具有上述缺陷的电缆，其绝缘层中的恶化电场分布 如图2-图6 所示。

在电缆的生产过程中，完善挤塑工艺和严格投料标准，可有效地控制半导电屏蔽层的缺陷及杂质的混入。而气隙的产生不仅与工艺参数有关，还与运行条件有关，不易控制。不同形状的气隙，其危害程度也不同。扁平状危害程度最严重，圆柱状次之，圆球状较轻。

图2         半导电层出现节疤时的电场分布

图3         半导电层出现遗漏时的电场分布

图4         绝缘层含有杂质的电场分布

图5         绝缘层含有气泡的电场分布

图6         无半导电屏蔽层的电场分布

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