乙丙橡胶(Ethylene Propylene Rubber,EPR)因优异的抗氧化、耐电腐蚀等性能,被广泛用于煤矿井下电力电缆外层绝缘。然而,矿用电缆运行环境恶劣,在外部挤压、摩擦或拉拽机械应力作用下,电缆绝缘外皮易被损伤。此外,电缆接头和终端是矿用电缆最薄弱的环节。这是因为煤矿井下湿度大,水分将沿电缆损伤部位或接头密封不严部位渗入。温度作用下这些水分将蒸发,使电缆绝缘与屏蔽之间或电缆接头部位形成空腔。这些部位在电场作用下将出现电场分布不均区域,在空气和乙丙橡胶绝缘交界面形成放电,其长期作用下会导致电缆绝缘故障。因此,研究乙丙橡胶绝缘材料的沿面放电特性,对于理解电缆绝缘劣化或故障发展规律具有重要意义。针对乙丙橡胶电缆绝缘层表面电痕放电的问题,本文以乙丙橡胶绝缘为研究对象,对不同温度及电场分布下的沿面放电特性、表面氟化改性对乙丙橡胶表面耐电痕影响、乙丙橡胶表面电位衰减特性、沿面放电模式识别方法进行了深入研究,具体研究内容如下:温度和电场分布是影响乙丙橡胶沿面放电和绝缘劣化的主要影响因素。本文首先搭建了变温沿面放电试验平台,模拟环境温度分别为30°C,60°C,90°C和120°C下的沿面放电至闪络的过程,测量了不同温度下的沿面放电谱图并提取了相应的沿面放电特征量,研究了温度与乙丙橡胶绝缘表面沿面放电的关系。为研究电场分布对沿面放电的影响,选取柱-板电极、针-板电极和同轴圆柱电极模型分别模拟室温下的稍不均匀电场、极不均匀电场和均匀电场分布下的沿面放电至闪络过程,通过放电脉冲测量系统测量了沿面放电过程中的φ-q谱图,对不同电场分布下的沿面放电特征进行了分析,揭示了电场分布对沿面放电的影响机理。试验发现:不同温度和电场分布下乙丙橡胶表面沿面放电特征量不同;根据放电特征量的变化趋势,可将乙丙橡胶沿面放电至闪络的过程分为4个不同发展阶段。表面氟化被广泛用于提高材料表面的机械和电气性能。以表面氟化作为改性手段对乙丙橡胶表面进行改性处理,首先对改性后乙丙橡胶的介电性能和微观形态进行了测试,发现改性后乙丙橡胶介电常数及表面形貌发生明显改变。对不同氟化时间处理乙丙橡胶的耐电痕性能进行了测试,标准电痕试验结果表明:氟化后乙丙橡胶表面电痕面积和蚀损量减小,说明氟化对乙丙橡胶表面耐电痕性能有所提升;氟化时间为240min试样具有最小的电痕面积和蚀损量,说明存在最优氟化时间使得乙丙橡胶表面耐电痕性能得到最大程度的提升。表面电荷积累是在成乙丙橡胶绝缘表面局部电场集中的主要原因之一。本文搭建了乙丙橡胶表面电位动态分布测量平台,测量了不同极性、幅值和时间的电晕对乙丙橡胶表面电位衰减特性的影响,计算了乙丙橡胶表面陷阱能级密度分布,在此基础上分析了乙丙橡胶表面电荷迁移及内部载流子输运机理,通过不同电晕充电时间对乙丙橡胶表面电位衰减影响的试验可知:乙丙橡胶表面电位衰减速率随电晕时间的增加而减小,这是由于电晕时间增加后,表面陷阱捕获载流子数量提高,载流子入陷后脱陷的概率减小,因此形成表面电荷积聚的现象。本文运用稀疏分解作为沿面放电识别的主要方法,以高温(90°C)下稍不均匀电场分布、室温下(30°C)稍不均匀电场分布、室温下(30°C)极不均匀电场分布和室温下(30°C)均匀电场分布放电的放电次数、平均放电量和最大放电量的相位分布谱图为特征参量,建立了基于特征参量的特征向量,并由所有特征向量构建了沿面放电训练原子库。本文以乙丙橡胶为研究对象所展开的一系列放电性能测试和放电特征原子库的建立,为实现乙丙橡胶电缆绝缘层放电类型的判别提供了理论依据和数据支撑,为有效地预防电缆故障及保证煤矿井下运行安全奠定了基础。