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      測溫電纜絕緣層電暈放電的問題研究和管控

      發布日期:2021-07-08 瀏覽次數:14

            測溫電纜作為電纜的一種,其和普通電纜的機構類似,都是由芯、絕緣層構成,那么絕緣層電暈放電自然也是現實存在的,如何研究測溫電纜的這個物理現象呢?當絕緣體之間有足夠高的電壓差時,就會發生電暈放電。想象一個單一的均勻擠出型絕緣線,從外面看,它看起來像一個光滑的均勻絕緣體。事實上,在絕緣層擠出過程中,絕緣層內有可能存在微小的空隙(氣泡)?,F在把絕緣體夾在有電壓的導體和接地面之間。在絕緣內部,有一個電壓梯度。例如絕緣厚度為10mil (0.254 mm),導體與地之間的電壓為1000V,則電壓梯度為100V / mil(或約4kV / mm)。

      更進一步的說,如果電纜絕緣層中有一個1mil的空隙,那么就會有一個足夠高的電壓差,從而在這個1mil間隙中產生火花。對于交流電力系統,電壓循環將導致放電發生在某些閾值電壓以上,當交流電壓低于維持電暈事件所需的電壓時,放電停止。對于直流系統,電壓可能永遠不會低于“熄滅電壓”,從而產生連續的電暈放電。

      電暈放電也可能發生在導體和絕緣之間的間隙或沿絕緣表面存在電壓差的地方。

      雖然電暈放電是一種電壓擊穿現象,但它是一個低能量事件。由于從電源到地(或多相系統中的線到線)的電路徑包括多層絕緣層,相當于在電路中有一個大電阻。一個緊密的平行電纜電路相當于是把一個小電容器在一個有大電阻的電路中放電。

      電暈放電,即使在低能量時,也會引起絕緣損壞,主要是通過絕緣碳化。這種碳化是一個非常緩慢的過程,特別是當電壓水平僅高于電暈放電的起始電壓時。炭化使絕緣慢慢變成半導電,直到有一個導電路徑最終導致絕緣(介質)擊穿。一旦發生,電暈放電會產生類似于電弧事件的現象。

      電纜絕緣層由于電暈放電而老化的速率由以下幾個因素決定:

      系統電壓 

      系統頻率 

      波形形狀(例如,正弦與脈寬調制) 

      溫度 

      高度 

      電路噪聲(例如,來自繼電器的反電動勢) 

      組件設計 

      這些因素的組合以及它們如何降低組件壽命是一個正在進行的研究領域,在過去的幾年中,國外公司一直在研究這些參數對EWIS組件的影響。但事實是,這些研究雖然對航空航天領域來說可能是新的,但總體上并不新鮮。多年來,高壓供電系統一直是鐵路運輸的一部分。我們可以從其他行業中學到很多東西來支持航空航天的發展

      首先要考慮的是使絕緣層變厚。如果絕緣較厚,則絕緣層內電壓梯度會減小??紤]前面的例子,如果絕緣是兩倍厚,電壓梯度將是50V/mil而不是100。但是因為對重量的極度敏感,對于航空航天領域這一做法并不現實。

      其次可以考慮改進材料和加工工藝或不同的電路配置來限制電纜之間的電壓差。從材料方面來說,避免碳化絕緣結構的非碳基材料等絕緣材料是可行的,但該材料被證實容易退化。

         目前,絕緣層電暈放電已經引起了測溫電纜行業的重視,一系列行之有效的措施都在嚴格管控和監控中,測溫電纜的多年經驗也驗證了這種管控的有效性。


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