高壓電力電纜中空間電荷的來源及分類，這些你都知道嗎?一般來講，一塊固體可以看做由無窮個相同結(jié)構(gòu)的小單元構(gòu)成，而這些小的結(jié)構(gòu)單元往往以電中性的形式存在。但是在某些環(huán)境下導(dǎo)致一個或多個結(jié)構(gòu)單元不再顯示電中性，即該單元結(jié)構(gòu)所含的正負(fù)電荷未能恰好完全中和，我們通常稱這種多出來的電荷為空間電荷。大量研究成果表明，電介質(zhì)中假如存在空間電荷往往會引起該電介質(zhì)局部區(qū)域產(chǎn)生電場畸變，電場的畸變則極有可能導(dǎo)致電介質(zhì)的擊穿、老化等結(jié)果，嚴(yán)重影響了電介質(zhì)的絕緣效果以及使用壽命。

對于高直流電纜而言，在其輸配電過程中始終存在較高場強，在高場強作用下，電纜絕緣介質(zhì)中的陷阱易捕獲來自導(dǎo)電線芯的載流子(電子或空穴)從而形成空間電荷。

不同的因素和條件都可能導(dǎo)致空間電荷的生成，理論上講，空間電荷的生成途徑可分為四種:

1.電場下雜質(zhì)的熱電離

雜質(zhì)分子的熱電離會產(chǎn)生正離子和電子，在通常情況(未施加外加電場)下電離產(chǎn)生的正離子及電子會很快復(fù)合，但是在施加外加電場后，電離后產(chǎn)生的正離子及電子會朝著與其極性相反的方向遷移。對電子而言，在此過程中會產(chǎn)生一-個逐漸減弱的電流，如果沒有后續(xù)的電子的出現(xiàn)，該電流將會逐漸消失。對正離子而言，在遷移過程中容易被電介質(zhì)中所存在的深淺陷阱所捕獲從而形成空間電荷，倘若該空間電荷生成于與其極性相反的電極附近則稱為異極性電荷。目前人們認(rèn)為這些電荷的產(chǎn)生是交聯(lián)副產(chǎn)物以及加工過程中雜質(zhì)的電離造成的。

2.極化空間電荷

介質(zhì)中往往因各種原因含有極性物質(zhì)，在外加直流電場作用下，極性物質(zhì)的偶極子會沿電場方向轉(zhuǎn)動產(chǎn)生定向極化，與電極接觸的介質(zhì)表面內(nèi)側(cè)將感應(yīng)出與電極極性相反的異極性束縛電荷。當(dāng)短路后，早先被定向極化的偶極子因不能及時恢復(fù)原有狀態(tài)，導(dǎo)致在電極與介質(zhì)界面處產(chǎn)生相應(yīng)的異極性的表面電荷。通常溫度越高極化率越大，極化產(chǎn)生的空間電荷就越多，短路后因此產(chǎn)生的的異極性界面電荷也越多。

3.電極注入產(chǎn)生電荷

在外加直流電場作用且場強大于10kV/mm時，電極開始向電介質(zhì)注入電子從而形成空間電荷，當(dāng)場強達(dá)30kV/mm時陽極開始向介質(zhì)中注入空穴形成空間電荷，以上所形成的空間電荷通常為同極性電荷田。

4.電導(dǎo)率介電常數(shù)的不均性引起的空間電荷

介質(zhì)的電導(dǎo)率往往與溫度和外加場強呈一定的函數(shù)關(guān)系，當(dāng)絕緣電介質(zhì)置于某一溫度場時，電導(dǎo)率會隨之顯現(xiàn)出不均一性，導(dǎo)致電介質(zhì)中產(chǎn)生空間電荷。.

還有人簡單的將空間電荷來源分成四類可:

(1)偶極子的取向;

(2)宏觀尺度上的電荷分離:

(3)微觀尺度上的電荷分離;

(4)電極注入的載流子。

無論哪種分類，都可以將空間電荷分為同極性電荷和異極性電荷兩大類。比如(1)~(3)可統(tǒng)稱為異極性電荷，(4)可稱為同極性電荷。

在這里，同極性電荷是指在電場較高的情況下，通過電極向介質(zhì)內(nèi)部所注入的與電極極性相同的電荷。而異極性電荷是指在電場較低的情況下，因電極達(dá)不到向介質(zhì)中注入空間電荷的零界點，取而代之的是以極化電荷雜質(zhì)電荷等方式產(chǎn)生的電荷。

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