【線纜百科】外加電場下聚合物的電導(dǎo)和電纜本體的響應(yīng)

1.電導(dǎo)

??極化、介電常數(shù)和損耗現(xiàn)象都與絕緣中電荷容納形式和聚合物對外加電場的響應(yīng)有關(guān)。盡管聚合物絕緣并非良好導(dǎo)體，但其呈現(xiàn)出一定程度的電導(dǎo)性。聚合物絕緣能夠持續(xù)容納電荷；其中除電荷運動和捕獲外，還存在電荷的釋放。電荷釋放受到聚合物形貌改變的影響（不僅包括晶體熔融，還有非結(jié)晶區(qū)的分子鏈移動）；彈性體材料中高嶺土粒子的形貌（尺寸、外形和結(jié)構(gòu)）和聚合物-填料界面性質(zhì)（還有高嶺土硅烷包覆的程度和特性）也是影響因素。此外，其他大量添加劑也起到影響作用。起初不是材料中所有的成分都會被捕獲；外來離子可能直接促進其電導(dǎo)性。

??2.電纜響應(yīng)

??前面已經(jīng)介紹電場下聚合物絕緣材料的響應(yīng)特性。本節(jié)將從工程角度討論電纜的響應(yīng)（不僅對電纜材料）。

??從傳統(tǒng)角度，當電纜承受直流電壓時，會產(chǎn)生三種類型的電流，即電容電流、吸收電流和泄漏電流。

施加直流電壓后，隨即出現(xiàn)電容電流；電纜（如同電容）變成充電狀態(tài)。這里沒有化學反應(yīng)，只有電荷積聚。這是由于帶電原子的重新排布。這一現(xiàn)象迅速發(fā)生，時間常數(shù)一般僅為數(shù)秒。它不是影響可靠性的顯著因素。??吸收電流也稱為極化電流，是受電場作用極性分子的臨時重排；材料的相應(yīng)特性見《運行場強下絕緣材料的響應(yīng)：極化》。這會導(dǎo)致介質(zhì)損耗；直流電場下介質(zhì)損耗很小，但在交流電場下?lián)p耗更顯著。

??泄漏電流前面未提及。對于電纜，泄漏電流較為顯著，是提供絕緣“狀態(tài)”的一項指征。它可以反映聚合物絕緣阻止電荷移動的能力；導(dǎo)致陷阱的極化和介電現(xiàn)象不足以使離子和電子流入并通過絕緣。

??從電纜可靠性角度，泄漏電流是本節(jié)討論的三種電流中最為重要的一種。泄漏電流應(yīng)與外加電場成比例；如果它是非線性的，則顯示出絕緣水平下降。

3.有關(guān)聚合物在電場下響應(yīng)的小結(jié)

??以上講解了絕緣材料的體積電阻率、極化、介電常數(shù)、介質(zhì)損耗和界面極化等概念以及電纜的泄漏電流，其中：

??·體積電阻率是一項定義明確的特性，可反映作為絕緣材料的聚合物性能。

??·極化可以估量外加電場下聚合物偶極子的響應(yīng)，以及對劣化程度的影響。

??·介電常數(shù)提供了絕緣存儲電荷方式和程度的信息；非極性絕緣的介電常數(shù)值低于極性絕緣。介質(zhì)損耗提供了外加電場下電能轉(zhuǎn)化為熱量消耗和極化的情況。

??·界面極化現(xiàn)象與礦物填充體系有關(guān)（也是老化過程中的內(nèi)部現(xiàn)象）。

??在電纜結(jié)構(gòu)中，外加電壓會產(chǎn)生泄漏電流，流經(jīng)絕緣。泄漏電流可提供關(guān)于電纜系統(tǒng)未來可靠性的一些量化信息。

??上述所有參數(shù)緊密聯(lián)系，相互影響。

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