交聯聚乙烯電纜絕緣的擊穿機製

電纜係統缺陷與故障導致絕緣（yuán）的劣化並（bìng）最終形成擊穿。導致缺陷的原因主要有如下五個方麵：

（1）外（wài）部因素：如機械損傷、化學反應、害蟲侵襲等導致電纜保護層進而（ér）其他層的破壞；
（2）產（chǎn）品（pǐn）故障：如絕緣的孔隙、雜質汙染、金屬伸入（rù），以及金屬屏蔽不良等；
（3）錯誤的應（yīng）用：如超過承受能力的短路電流、電壓、負荷變化、環境溫度以及環境電阻（zǔ）等；
（4）錯誤的安裝：如電纜附件的安裝工（gōng）藝不合格，拉伸電纜時用力（lì）過（guò）大等等；
（5）絕緣（yuán）材料的老化。
   
除了嚴重故障會導致電纜在（zài）電壓應力下立即擊穿外，上麵前四個缺陷原因將加速絕緣材料的老化過程。與中、高壓XLPE電纜相關的老化過程主要有：

（1）熱（rè）化學（xué）劣化。這種劣（liè）化（huà）過程隨著如溫度的（de）升高（gāo）而（ér）加速。劣化的絕緣逐漸被高能電子和離（lí）子穿（chuān）透；
（2）局部放電。當絕緣缺（quē）陷的電場超過產生局部放電的起始電壓時，該局部區域就會產生局部放電。由於局部放電的腐蝕，會造成溫度的增加、化（huà）學反應以（yǐ）及空間電荷的注入（rù）等。局部放電的腐蝕將導致電樹的產生。
（3）電樹（shù）：當絕緣材料由於局部放電的腐蝕而導致碳化通道出現並且增（zēng）長時，就產生了電樹過（guò）程。這種老化機製會在所有的固體絕緣材料內或者在兩種不同絕（jué）緣材料的分界麵產生。電樹（shù）可以被認（rèn）為是擊穿發生前的最後劣化階段。
（4）水樹：XLPE電纜有水樹老化現象，電纜的絕緣（yuán）層中同時存在水和電（diàn）場就會由於（yú）其組合行為而產生聚合體的擴散結構，從而形（xíng）成水（shuǐ）樹。水樹消減了（le）聚乙烯（xī）絕緣材料的電應力擊穿水平。水樹變得大而危（wēi）險需要花費較長時間，如幾年。在其最後階段，水樹導致局部放電和電樹的形成，進一步加速劣化（huà）和擊穿（chuān）。

由上可知實際運行中除人為破壞和一些偶發因素外，電纜絕緣事故一般都是由微小的局部放電（diàn）發展而（ér）來，所以局部放電檢測是檢測電纜絕緣缺陷的重要手段。IEC，IEEE以及CIGRE等國際電力權威機構一致推薦局部放電試驗是作為XLPE絕緣電（diàn）力電纜絕緣狀況評價的最佳方法，並製定了電力電纜局（jú）部放電檢測（cè）的測試導則與指引。所謂的局部放電是指交聯電纜的絕緣（yuán）體內部在製（zhì）造、施工或運（yùn）行過程中（zhōng）可能會有一（yī）些氣泡或滲（shèn）入其他雜質，而這些存有氣泡或雜質的區域，其擊穿場強低於平均擊穿場強，因此在這些區域就會首先（xiān）發生放電現象。這樣就能（néng）夠（gòu）通過實現交聯聚乙烯電纜局部放電的在線檢測，從而實現對其的（de）狀態檢修（xiū）。