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空间电荷的来源及分类,这些你都知道吗?
来源: 太平洋电线电缆 发布日期: 2020.01.10 浏览次数:
信息摘要:
一般来讲,一块固体可以看做由无穷个相同结构的小单元构成,而这些小的结构单元往往以电中性的形式存在。但是在某些环境下导致一个或多个结构单元不再…

一般来讲,一块固体可以看做由无穷个相同结构的小单元构成,而这些小的结构单元往往以电中性的形式存在。但是在某些环境下导致一个或多个结构单元不再显示电中性,即该单元结构所含的正负电荷未能恰好完全中和,我们通常称这种多出来的电荷为空间电荷。国内外大量研究成果表明,电介质中假如存在空间电荷往往会引起该电介质局部区域产生电场畸变,电场的畸变则极有可能导致电介质的击穿、老化等结果,严重影响了电介质的绝缘效果以及使用寿命。

空间电荷

对于高直流电缆而言,在其输配电过程中始终存在较高场强,在高场强作用下,电缆绝缘介质中的陷阱易捕获来自导电线芯的载流子(电子或空穴)从而形成空间电荷。

不同的因素和条件都可能导致空间电荷的生成,理论上讲,空间电荷的生成途径可分为四种:

1.电场下杂质的热电离

杂质分子的热电离会产生正离子和电子,在通常情况(未施加外加电场)下电离产生的正离子及电子会很快复合,但是在施加外加电场后,电离后产生的正离子及电子会朝着与其极性相反的方向迁移。对电子而言,在此过程中会产生一-个逐渐减弱的电流,如果没有后续的电子的出现,该电流将会逐渐消失。对正离子而言,在迁移过程中容易被电介质中所存在的深浅陷阱所捕获从而形成空间电荷,倘若该空间电荷生成于与其极性相反的电极附近则称为异极性电荷。目前人们认为这些电荷的产生是交联副产物以及加工过程中杂质的电离造成的。

2.极化空间电荷

介质中往往因各种原因含有极性物质,在外加直流电场作用下,极性物质的偶极子会沿电场方向转动产生定向极化,与电极接触的介质表面内侧将感应出与电极极性相反的异极性束缚电荷。当短路后,早先被定向极化的偶极子因不能及时恢复原有状态,导致在电极与介质界面处产生相应的异极性的表面电荷。通常温度越高极化率越大,极化产生的空间电荷就越多,短路后因此产生的的异极性界面电荷也越多。

3.电极注入产生电荷

在外加直流电场作用且场强大于10kV/mm时,电极开始向电介质注入电子从而形成空间电荷,当场强达30kV/mm时阳极开始向介质中注入空穴形成空间电荷,以上所形成的空间电荷通常为同极性电荷田。

4.电导率介电常数的不均性引起的空间电荷

介质的电导率往往与温度和外加场强呈一定的函数关系,当绝缘电介质置于某一温度场时,电导率会随之显现出不均一性,导致电介质中产生空间电荷。.

还有人简单的将空间电荷来源分成四类可:

(1)偶极子的取向;

(2)宏观尺度上的电荷分离:

(3)微观尺度上的电荷分离;

(4)电极注入的载流子。

无论哪种分类,都可以将空间电荷分为同极性电荷和异极性电荷两大类。比如(1)~(3)可统称为异极性电荷,(4)可称为同极性电荷。

在这里,同极性电荷是指在电场较高的情况下,通过电极向介质内部所注入的与电极极性相同的电荷。而异极性电荷是指在电场较低的情况下,因电极达不到向介质中注入空间电荷的零界点,取而代之的是以极化电荷杂质电荷等方式产生的电荷。

通过以上河南太平洋线缆有限公司小编的介绍,相信大家对空间电荷的来源及分类有所了解了吧;如果您想了解更多相关知识可以继续关注我们!

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