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PI-2001D聚丙烯電纜絕緣料耐電性能----擊穿電壓與介電強度

更新時間:2024-04-03      點擊次數:6021
  在電纜絕緣層上施加電壓,絕緣層中就會有電流流過。在低電壓下,電流和電壓的關系符合歐姆定律。但是當聚丙烯電纜電壓升高到一定值以后,通過PI-2001D聚丙烯絕緣層的電流隨電壓呈非線性增加,當電壓繼續升高時,電流劇增,這時PI-2001D聚丙烯電纜絕緣料由絕緣狀態轉變為非絕緣狀態,這種現象稱為絕緣擊穿。
 
  聚丙烯電纜絕緣層抵抗電擊穿的能力稱為耐電性。耐電性以擊穿場強和耐電強度來表示。導致絕緣擊穿的低電壓稱為擊穿電壓,單位厚度絕緣材料上所承受的擊穿電壓稱為耐電強度,也稱擊穿場強、介電強度。因此,耐電強度也是聚丙烯絕緣層耐受電壓作用而維持絕緣性能的能力。
 

 

  聚丙烯電纜絕緣層擊穿可分為電擊穿、熱擊穿、電化學擊穿三種基本類型:
 
  1、熱擊穿
 
  由于絕緣材料聚丙烯發熱大于散熱,致使聚丙烯絕緣層溫度開高所致。
 
  介質極化和泄漏電流引起的電能損耗使絕緣層發熱,如果絕緣體傳導熱量的速度不足以及時將介質損耗的熱量散發出去,其內部的溫度就逐漸升高。隨著溫度升高,電導率迅速增加,介電損耗也更快增加,從而放出更多的熱量,使溫度進一步升高,如此思性循環的結果致使聚丙烯絕緣層溫度持續升高,終以熱破壞形式而喪失耐電性,發生電擊穿。顯然,熱擊穿易發生在散熱不好的地方。
 
  外加電壓頻率增加,環境溫度升高,絕緣層厚度增加,散熱條件惡化,都會使熱擊穿強度下降。
 
  潛油泵電纜因為處于地下上千米深度的工作環境中,外面又有鎧裝,散熱很難,熱擊穿成為聚丙烯電纜常見的擊穿形式。
 
  2、電擊穿
 
  在弱電場中,載流子不斷與周圍的其他載流子、分子、原子產生能量交換,能量處于平衡狀態,聚丙烯具有穩定的電導率。但當電壓強度達到某一臨界值時,載流子從外加電壓獲得足夠的能量,它們與高分子碰撞,使高分子鏈發生電離,激發出新的電子或離子,這些新生的載流子又再碰撞高分子鏈,而產生更多的載流子,這一過程反復進行,載流子雪崩似的產生,以致電流急劇上升,終導致PI-2001D聚丙烯絕緣層被擊穿,這種擊穿稱為電擊穿。聚丙烯中的雜質,在高電壓作用下,也會電離成離子,并撞擊高分子,發生類似現象。
 
  與熱擊穿不同,電擊穿通常發生在溫度較低條件,而且電壓作用時間也較短。它受環境溫度影響較少,不像熱擊穿會受到電壓種類、頻率、絕緣結構、散熱條件等的影響。總之,電擊穿易發生在電壓集中處或較強處。在非均勾電壓下,擊穿點往往發生在邊沿處,擊穿只留下小小的斑點,一般還有輻射性的裂痕。
 
  潛油泵電纜工作時很少遇到這種擊穿,但是出廠檢測時容易遇到。
 
  3、電化學擊穿
 
  電化學擊穿是聚丙烯絕緣層在高壓下長期作用后出現的。高電壓的作用能在聚丙烯絕緣層表面或缺陷、小孔處引起局部的空氣碰撞電離,從面生成臭氧或氮的氧化物等,這些化合物都能使聚丙烯老化,引起電導的增加,直至擊穿發生。
 
  在高電壓作用下,聚丙烯絕緣層表面或內部氣泡中的氣體,因其介電強度比絕緣層的介電強度低得多,首先發生擊穿放電。放電時被電壓加速的電子和離子轟擊絕緣層表面,可以直接破壞聚丙烯的分子結構,放電產生的熱量也可能引起聚丙烯的熱降解,放電生成的臭氣和氮的氧化物將使聚丙烯氧化老化。特別是當高壓電壓是交變電壓時,這種放電過程的頻率成倍地隨電壓頻率面增加,反復放電使聚丙烯所受的侵蝕不斷加深,后導致絕緣層擊穿。這種擊穿造成的擊穿通道的特征呈樹枝狀,又稱樹枝擊穿。
 
  對于潛油泵電纜的工況來說,地下條件不同,比如渤海油區與中原油田差別很大,所以各種情況都能發生,如何加強聚丙烯絕緣層性能,增加潛油泵電纜的使用壽命,是行業共同的目標,蘭德梅克愿在方面與業內專家一起解決這類問題。
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