冲击电压作用下车载电缆终端局部放电特性研究

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车载电缆终端作为动车组重要的电力设备之一,在动车组的运行过程中不可或缺,由于动车运行环境恶劣多变,为保证车载终端安全运行,就必须了解每种因素对终端的影响。在诸多因素中,操作冲击电压影响也不容忽略,但对于操作冲击电压作用下电缆终端放电特性研究不多;同时电缆终端制作过程易留下各类局部缺陷,运行中受冲击电压影响缺陷放电劣化绝缘影响动车安全。本文围绕操作冲击电压对车载乙丙橡胶电缆终端及分别在含有尖端、杂质及刀痕缺陷下的局部放电特性展开研究,对车载终端绝缘承受操作冲击电压能力研究以及冲击电压诊断缺陷终端局部放电研究提供理论依据。本文在实验室设备基础上搭建冲击电压多次累积作用平台及冲击电压累计作用后局部放电试验平台,研究不同冲击次数下正常车载终端及含不同缺陷下车载终端局部放电特性,得到不同试验次数下最大放电量qmax、平均放电量qave、放电次数n与相位φ的关系,借助扫描电镜、分子动力学对冲击电压下终端放电及绝缘劣化机理展开研究。首先根据车载终端在不同冲击次数下放电发展特性将其发展划分为三个阶段起始期(500次、1000次)、发展期(1500次、2000次)、放电期(2500次),冲击电压冲击下,带电粒子不断轰击乙丙橡胶表面产生凹痕,乙丙橡胶分子第三体·CH2·脱落生成H2,在乙丙橡胶表面形成微孔,微孔和凹痕造成乙丙橡胶表面粗糙度略增,电子爬电距离的增加可以阻碍二次电子倍增,抑制终端放电量;随着冲击次数增加,乙丙橡胶分子链断裂反应,形成自由基,橡胶表面出现块状物,此时电子受束缚减弱,易被激发逃逸带电粒子碰撞加剧促进放电,此时终端放电量逐渐变大;试验后期乙丙橡胶分子进一步断裂生成自由基再重组,生成H2、C2H6、C2H4、C3H6,导致表面凹痕、气孔更加明显,绝缘劣化放电量增大。针对冲击电压下终端放电发展的三个时期,分别对含三种缺陷在500次、1500次、2500次试验下放电发展展开研究并发现:试验初期,刀痕缺陷受冲击电压影响明显,初始放电量最大,其次是杂质缺陷,尖端缺陷放电最小,放电最不明显;随试验次数增加,杂质缺陷放电发展快,其次为尖端缺陷,刀痕缺陷放电发展缓慢甚至可能减弱;当试验后期,缺陷放电明显,但尖端缺陷放电增势最大。试验表明终端投入运行初期时受冲击次数少,冲击电压容易影响含刀痕缺陷的终端,放电量较大;在终端投入运行较长时间冲击电压冲击次数累积较多,冲击电压对杂质缺陷影响最大,含杂质缺陷终端放电发展快,容易劣化含杂质缺陷的终端处绝缘;冲击电压冲击累积足够多时,三种缺陷放电剧烈,终端绝缘劣化明显,但含尖端缺陷、刀痕缺陷的终端放电增势大。
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