高压直流电缆附件XLPE/SIR材料特性及界面电荷积聚对电场分布的影响

李国倡 王家兴 魏艳慧 张 升 雷清泉

（1.青岛科技大学先进电工材料研究院 青岛 266042 2.全球能源互联网研究院有限公司 北京 102200）

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电缆附件作为电力输电系统的薄弱环节，其可靠性直接影响整个电缆输电线路的稳定性[1-3]。高压直流电缆附件绝缘复合界面容易发生电场畸变，是需要重点关注的位置[4-5]。不同于交流电缆附件复合绝缘界面电场仅取决于介电常数，直流电压下复合绝缘界面的电场分布与两种绝缘材料的电导特性相关，而不同绝缘材料电导率对温度的依赖性不同，导致直流电缆附件界面问题十分复杂[6-9]。

高压直流电缆主绝缘大多采用交联聚乙烯（Crosslinked Polyethylene, XLPE），而电缆附件绝缘则采用硅橡胶（Silicone Rubber, SIR），电缆绝缘XLPE与附件绝缘 SIR这种复合绝缘结构界面比各自本体更容易积聚空间电荷。通过实验测量双层绝缘介质界面电荷分布是最为直接的研究手段，电声脉冲（Pulse Electro-Acoustic, PEA）法被广泛应用于直流电压作用下单层绝缘介质内部空间电荷行为研究[10-13]。双层绝缘介质界面电荷的测量更为复杂[3,14]，对于XLPE和SIR两种特性差异较大的材料，声波传播速率明显不同。此外，测试结果受两种材料界面接触状态影响很大，气泡和杂质的存在会在很大程度上影响界面电荷积聚。因此，单纯采用PEA装置较难准确地反映双层绝缘介质界面的电荷分布。

复合绝缘界面电荷积聚主要取决于两种材料的电导特性，相比直接测量XLPE和SIR界面电荷分布而言，材料的电导参数更易于直接获取，进而基于双层绝缘介质界面极化模型，可以间接研究界面电荷积聚特性。……