连续极性反转电场下XLPE中空间电荷特性研究

作者：曹俊; 周桂月; 张洪亮; 缪林鑫; 尹毅; 吴建东^*

来源：中国电机工程学报, 2021, 41(12): 4325-4333.

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.201743

• 连续极性反转
• 脱气
• 老化
• 空间电荷
• 电场畸变

针对不同状态的直流电缆交联聚乙烯样,采用1.2s极性转化时间和逐级升压的极化电场,检测不同电场极性反转前后的空间电荷响应,结合红外光谱,分析极性反转电场下空间电荷输运特性,并提出基于连续极性反转场检测的绝缘评估方法。结果表明:连续极性反转过程中,未脱气试样内平均空间电荷密度变化量(35)r大于脱气试样,差值δ随电场线性增大,最高达1.8C/m3;而脱气后副产物特征基团之一羰基含量明显下降,这表明电荷密度变化差异主要与副产物解离形成的离子电荷相关。脱气前后杂质离子电荷密度的斜率dδ/dE与杂质浓度成正比,因此连续极性反转场下的斜率dδ/dE可用于杂质含量检测。老化试样在连续极性反转电场下的最大电场畸变率η可达34%,且羰基含量增大3倍。这表明η的增大可能与老化形成的大量羰基相关:羰基类陷阱可俘获大量自由电荷形成空间电荷,在极性反转时无法快速脱陷而大量残留,增大了试样内部的电场畸变。老化试样的dη/dE是未老化试样的2.5倍,这表明连续极性反转电场下的dη/dE可作为电缆绝缘老化状态评估参数。在连续极性反转的高电场下,未脱气和老化试样中最大电场畸变率η和增长率dη/dE均大于脱气试样,因此连续反转电场下的参数η和dη/dE可用于材料耐极性反转能力评估。

• 单位
  电力传输与功率变换控制教育部重点实验室; 上海交通大学