充油电缆工频耐压强度

(1)对充油电缆在工频电压下观察击穿现象。我们对工频击穿的低油压充油电缆样品进行过多次解剖，它们留下的痕迹基本上一致。图11一10是一个110kv电缆在42kv/mm最大场强下，击穿的典型例子。从铅皮到导线烧穿一个直的焦孔，在接近焦孔根部处向左右各伸出一条在间隙内击穿的炭化通道，直达铅皮下面二三层纸的地方。通道在间隙中上爬时，有时穿过纸带之间的油膜，有时也击穿几个纸层，通道经过的两边纸带上有炭化的枝状放电痕迹。这放电范围逐步扩大，至第40到20层纸处后又逐步缩小。在通道末梢只看到一个针头大的小孔。

一般来说，经过良好干爆浸油处理的充油电缆在加压后约24小时内，电缆的工频击穿强度随着加压时间的延长而降低。过此以后，它就趋于稳定，不再随时间的变化而变化。电缆的长期工频击穿强度应以这个稳定的数值为依据。油压对工频击穿场强的影响很大，在0.1~0.3MAa的油压下(低油压)，长期工频击穿场强是43kV/mm左右，当升到1.5MAa时(高油压)，击穿场强达64kV/mm左右。当油压增高到0.6~0.8MPa时(中油压)，场强就可升至高油压的80%。工频击穿强度和电缆绝缘的干操浸油工艺关系极大，当纸干燥不透、油去气不净，制造中真空度不高等都会使工频击穿强度下降。在导体外面包半导体纸自然会均匀电场，采用薄纸对提高工频强度有一些好处，但很不显著。

(2)充油电缆工频击穿的过程。充油电缆的工频击穿整个过程可以分成三个阶段，电击穿、枝状放电和热击穿。第一个阶段是电击穿，电击穿的现象和冲击击穿现象类似，但不相同。工频的电击穿主要是由气体游离导发的。在正常工作状态下，充油电缆绝经中充满着油，除油中残存极少量的溶解气体和水分(约20ppm)外，不可能存在气泡间隙，无从导发气体游离。但绝缘油是一种高分子化物，它的高分子结构在电场的作用下会被分解(裂解)，放出气体(主要是氢气)。这种气体一般随即溶解在去过气的油中或被油中的芳香族成分吸收。如果油役有很好的去气，溶解能力很低或油的芳香族成分不多，吸收能力不大，特别是在电场强度很高，裂解作用剧烈时，会放出大量气体，在绝缘中形成气泡。电场作用下，油的裂解和产生的气体的游离都和油的压力有关。低油压充油电缆的游离起始场强约为43kV/mm(油隙中是60-65)，而高油压电缆可达65kV/mm。

工频击穿也是从靠近导线的第一个间隙中开始的。在电缆最高场强达到油隙放电场时(低油65kV/mm)，气体分子在电场下进行剧烈的碰撞游离，被加速的电子(或离子)又不断地碰撞上面的纸层，最终在纸纤维网络的油隙中打出一个通道。这个通道开始时不留任何痕迹，如果停止加电压，通道可以重新合拢完好如初。当续继加压几分钟后，通道的周围沉积了一层碳黑的小点(碳黑是油裂解而产生的)，出现一个微小黄斑点，就形成一个永久性的导电通道，纸层就认为是击穿。这种击穿可能发展到三、四层纸带。这是电缆在工频电压下山穿的第一个过程，叫做“电击穿”。它的特点是孔眼很小，四周没有严重烧焦的痕迹，只穿三四层纸，属于局部击穿性质。