【線纜百科】外加電場下聚合物的電導和電纜本體的響應

1.電導

  極化、介電常數和損耗現象都與絕緣中電荷容納形式和聚合物對外加電場的響應有關。盡管聚合物絕緣並非良好導體，但其呈現出一定程度的電導性。聚合物絕緣能夠持續容納電荷；其中除電荷運動和捕獲外，還存在電荷的釋放。電荷釋放受到聚合物形貌改變的影響（不僅包括晶體熔融，還有非結晶區的分子鏈移動）；彈性體材料中高嶺土粒子的形貌（尺寸、外形和結構）和聚合物-填料界麵性質（還有高嶺土矽烷包覆的程度和特性）也是影響因素。此外，其他大量添加劑也起到影響作用。起初不是材料中所有的成分都會被捕獲；外來離子可能直接促進其電導性。

  2.電纜響應

  前麵已經介紹電場下聚合物絕緣材料的響應特性。本節將從工程角度討論電纜的響應（不僅對電纜材料）。

  從傳統角度，當電纜承受直流電壓時，會產生三種類型的電流，即電容電流、吸收電流和泄漏電流。

施加直流電壓後，隨即出現電容電流；電纜（如同電容）變成充電狀態。這裏沒有化學反應，隻有電荷積聚。這是由於帶電原子的重新排布。這一現象迅速發生，時間常數一般僅為數秒。它不是影響可靠性的顯著因素。  吸收電流也稱為極化電流，是受電場作用極性分子的臨時重排；材料的相應特性見《運行場強下絕緣材料的響應：極化》。這會導致介質損耗；直流電場下介質損耗很小，但在交流電場下損耗更顯著。

  泄漏電流前麵未提及。對於電纜，泄漏電流較為顯著，是提供絕緣“狀態”的一項指征。它可以反映聚合物絕緣阻止電荷移動的能力；導致陷阱的極化和介電現象不足以使離子和電子流入並通過絕緣。

  從電纜可靠性角度，泄漏電流是本節討論的三種電流中最為重要的一種。泄漏電流應與外加電場成比例；如果它是非線性的，則顯示出絕緣水平下降。

3.有關聚合物在電場下響應的小結

  以上講解了絕緣材料的體積電阻率、極化、介電常數、介質損耗和界麵極化等概念以及電纜的泄漏電流，其中：

  ·體積電阻率是一項定義明確的特性，可反映作為絕緣材料的聚合物性能。

  ·極化可以估量外加電場下聚合物偶極子的響應，以及對劣化程度的影響。

  ·介電常數提供了絕緣存儲電荷方式和程度的信息；非極性絕緣的介電常數值低於極性絕緣。介質損耗提供了外加電場下電能轉化為熱量消耗和極化的情況。

  ·界麵極化現象與礦物填充體係有關（也是老化過程中的內部現象）。

  在電纜結構中，外加電壓會產生泄漏電流，流經絕緣。泄漏電流可提供關於電纜係統未來可靠性的一些量化信息。

  上述所有參數緊密聯係，相互影響。