直流电压下电缆绝缘的电场分布取决于材料的体积电阻率,而交流电压下的电场分布取决于各介质的介电常数。因在电缆终端点、接头盒等电缆附件中直流电场强度的分布和交流电场分布强度完全不同,且直流电压下绝缘老化的机理和交流电压下的老化机理不相同。故直流耐压试验不能模拟XLPE电缆的运行工况。
电缆在直流电压下会产生“记忆”效应,存储积累单极性残余电荷,需要很长时间才能将这种直流偏压释放。电缆如果在直流残余电荷未完全释放之前投入运行,直流偏压便会叠加在工频电压峰值上,可使得电缆上的电压值远远超过其额定电压而导致电缆绝缘击穿。
直流耐压试验时,会有电子注入到聚合物介质内部,形成空间电荷,使该处的电场强度降低,从而难于发生击穿。XLPE电缆的半导体凸出处和污秽点等处容易产生空间电荷,但如果在试验时电缆终端头发生表面闪络或电缆附件击穿,会造成电缆芯线上产生波振荡,在已积聚空间电荷的地点因振荡电压极性迅速改变为异极性,使该处电场强度显著增大,可能损坏绝缘,造成多点击穿。
电缆致命的一个弱点是绝缘内易发生水树枝,水树枝在直流电压下会迅速转变为电树枝,并形成放电而加速绝缘劣化,以致运行后在工频电压作用下形成击穿。而单纯的水树枝在交流工作电压下还能保持相当的耐压值,并能保持一段时间。
实践表明,直流耐用压试验不能有效发现交流电压作用下的某些缺陷,如在电缆附件内,绝缘若有机械损伤或应力锥放错等缺陷。交流电压下绝缘易发生击穿的地点在直流电压下往往不能击穿。直流电压下绝缘击穿处往往发生在交流工作条件下绝缘平时不发生击穿的地点。
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