測溫電纜絕緣層電暈放電的問題研究和管控

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

更進(jìn)一步的說，如果電纜絕緣層中有一個(gè)1mil的空隙，那么就會(huì)有一個(gè)足夠高的電壓差，從而在這個(gè)1mil間隙中產(chǎn)生火花。對(duì)于交流電力系統(tǒng)，電壓循環(huán)將導(dǎo)致放電發(fā)生在某些閾值電壓以上，當(dāng)交流電壓低于維持電暈事件所需的電壓時(shí)，放電停止。對(duì)于直流系統(tǒng)，電壓可能永遠(yuǎn)不會(huì)低于“熄滅電壓”，從而產(chǎn)生連續(xù)的電暈放電。

電暈放電也可能發(fā)生在導(dǎo)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(xiàn)象，但它是一個(gè)低能量事件。由于從電源到地(或多相系統(tǒng)中的線到線)的電路徑包括多層絕緣層，相當(dāng)于在電路中有一個(gè)大電阻。一個(gè)緊密的平行電纜電路相當(dāng)于是把一個(gè)小電容器在一個(gè)有大電阻的電路中放電。

電暈放電，即使在低能量時(shí)，也會(huì)引起絕緣損壞，主要是通過絕緣碳化。這種碳化是一個(gè)非常緩慢的過程，特別是當(dāng)電壓水平僅高于電暈放電的起始電壓時(shí)。炭化使絕緣慢慢變成半導(dǎo)電，直到有一個(gè)導(dǎo)電路徑最終導(dǎo)致絕緣(介質(zhì))擊穿。一旦發(fā)生，電暈放電會(huì)產(chǎn)生類似于電弧事件的現(xiàn)象。

電纜絕緣層由于電暈放電而老化的速率由以下幾個(gè)因素決定：

系統(tǒng)電壓 

系統(tǒng)頻率 

波形形狀(例如，正弦與脈寬調(diào)制) 

溫度 

高度 

電路噪聲(例如，來自繼電器的反電動(dòng)勢) 

組件設(shè)計(jì) 

這些因素的組合以及它們?nèi)绾谓档徒M件壽命是一個(gè)正在進(jìn)行的研究領(lǐng)域，在過去的幾年中，國外公司一直在研究這些參數(shù)對(duì)EWIS組件的影響。但事實(shí)是，這些研究雖然對(duì)航空航天領(lǐng)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(tǒng)一直是鐵路運(yùn)輸?shù)囊徊糠?。我們可以從其他行業(yè)中學(xué)到很多東西來支持航空航天的發(fā)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(nèi)電壓梯度會(huì)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?yàn)閷?duì)重量的極度敏感，對(duì)于航空航天領(lǐng)域這一做法并不現(xiàn)實(shí)。

其次可以考慮改進(jìn)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(jié)構(gòu)的非碳基材料等絕緣材料是可行的，但該材料被證實(shí)容易退化。

   目前，絕緣層電暈放電已經(jīng)引起了測溫電纜行業(yè)的重視，一系列行之有效的措施都在嚴(yán)格管控和監(jiān)控中，測溫電纜的多年經(jīng)驗(yàn)也驗(yàn)證了這種管控的有效性。