关于半导电屏蔽层电阻率试验的研究-电缆情缘网.doc

关于半导电屏蔽层电阻率试验的研究 低压电气网 一、引言?????? 在中、高压电力电缆生产过程中，由于制造工艺的原因，不可避免地在导体的外表面存在尖端或突起，这些尖端或突起处的电场非常高，将会导致导体尖端或突起处绝缘的交流击穿场强降低。众所周知，高的电场必然导致尖端或突起向绝缘中注入空间电荷。根据必威体育精装版的研究成果，注入的空间电荷将引起绝缘的电树枝化或水树枝化。而绝缘的外表面和金属屏蔽之间不可避免地存在空气间隙，在电场作用下会引发间隙放电。为了缓和电缆内部的电场集中，改善绝缘层内外表面电场应力分布，提高电缆的电气强度，要求在导电线芯和绝缘层、绝缘层和金属屏蔽层之间分别加有一层半导电屏蔽层，称为导体屏蔽层和绝缘屏蔽层。??????? 国内外学者研究表明，控制半导电屏蔽层性能是改善电缆运行特性、提高电缆运行寿命的重要技术措施，而屏蔽层电阻率是其中的一个重要指标。在IEC标准中，IEC?60840对电缆半导电屏蔽层一直有电阻率的要求，IEC?60502直到1997；年版本才增加了半导电屏蔽电阻率的试验要求。我国中高压电力电缆现行标准GB/T?12706-2002等效采用了IEC?60502（1997）。近年来，国内外所有的6kV及以上电力电缆均按照标准进行了导体屏蔽层和绝缘屏蔽层电阻率的试验。??? 按照IEC标准和国家标准的附录中规定的半导电屏蔽层电阻率韵测试方法进行试验，我们发现该测试方法存在一些问题：比如按照标准所规定的，试样放入预热到规定温度（90℃）的烘箱中，30min后测量电阻。但实际上不同导体截面，不同绝缘厚度的电缆，放在同一个烘箱中，经过30?min后，电缆屏蔽层实际达到的温度是不相同的，这样必然导致测量的结果存在很大的分散性，无法真实反映电缆屏蔽层的电气特性；另外标准中没有对烘箱的技术参数进行具体的规定，由于各个烘箱的热滞后时间不同，同一个样品放在不同制造商生产的烘箱中，在相同的短时间内，电缆屏蔽层的温度也不相同；或者即使使用同厂同种型号的烘箱，放人试样的多少也直接影响30?min后电缆屏蔽层的温度高低，这样也会导致电缆屏蔽层电气特性测量结果的分散性。??? 根据屏蔽层材料的固有特性，屏蔽层材料的电阻与温度有很大关系，测试过程中电缆屏蔽层温度的不确定性是导致试验结果的不确定的重要原因之一。为了能够定量分析电缆中半导电屏蔽层电阻随温度和时间变化的过程，本文分别研究了国内外不同半导电屏蔽料生产的电缆样品屏蔽层电阻与温度的关系，以及在恒定温度下（90?℃）屏蔽层电阻与时间的关系，为完善IEC标准和国家标准中关于半导电屏蔽层电阻率的测试方法奠定基础。??? 二、试验方法??? （一）试样的制备??? 取国内外屏蔽料生产的电缆各一段，按照标准要求分别将电缆经过相容性老化（100?℃，7d）试验。对老化前和老化后的电缆线芯样品按标准附录所规定的要求制备绝缘屏蔽层和导体屏蔽层试样。??? （二）测试过程和测试电极??? 针对以上情况，为了避免由于电缆结构和烘箱因素对电缆屏蔽层温度的影响，将热电偶直接安置在电缆屏蔽层之间，试验时读取屏蔽层的温度。由于电缆导体长期允许运行的工作温度为90℃，导体屏蔽层的工作温度也在90℃左右，绝缘屏蔽层的温度相对低一些。由此可见，IEC标准或国家标准在考察半导电屏蔽层的电阻特性时，以90?℃时的电阻为参考值是合理的。测试的内容和过程如下：????? 1．电缆屏蔽层的电阻-温度特性。在40?℃-120℃范围内每增厂10℃为一个温度点，并在该温度点下稳定0.5?h后测试屏蔽层的电阻值。??? 2．电缆屏蔽层的电阻-时间特性。测试屏蔽层到达90℃时的电阻值，并在该稳定温度条件下，测量不同时间的屏蔽层电阻值。测试电极如图1所示。其中，绝缘屏蔽层采用镀银电极加自粘铜带绕包；而导体屏蔽层采用镀银电极。??? 三、试验结果和讨论??? 图2和图3分别为测量国内外半导电屏蔽料生产的电缆在老化前后电缆绝缘屏蔽层和导体屏蔽层的电阻-温度特性。从图中可以看到国外半导电屏蔽料生产的电缆的导体和绝缘屏蔽层电阻达到峰值的温度均在90℃以上。国内半导电料屏蔽生产的电缆的导体屏蔽层电阻达到最大值的温度在80℃～90℃；绝缘屏蔽层电阻达到最大值的温度超过90℃。根据这项实验结果可以发现，如果只测量90℃时的电阻值，将无法得到导体屏蔽层的最大电阻值。这与我们在试验过程中常常发现有的试样在升温过程中屏蔽层电阻率不合格，但在烘箱中恒温放置一段时间后，电阻率又合格的现象是相吻合的。??? 半导电材料的导电机理比较复杂，一般认为，半导电层的导电的载流子有两类：一类是电子或空穴，另一类是离子。电子电导的过程是电子在导电网络中通过导带传导，而在各导电网络之间由于存在绝缘的阻隔，因此导电网络之间的