在電纜絕緣層上施加電壓，絕緣層中就會有電流流過。在低電壓下，電流和電壓的關(guān)系符合歐姆定律。但是當(dāng)聚丙烯電纜電壓升高到一定值以后，通過PI-2001D聚丙烯絕緣層的電流隨電壓呈非線性增加，當(dāng)電壓繼續(xù)升高時，電流劇增，這時PI-2001D聚丙烯電纜絕緣料由絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉墙^緣狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為絕緣擊穿。

 

　　聚丙烯電纜絕緣層抵抗電擊穿的能力稱為耐電性。耐電性以擊穿場強(qiáng)和耐電強(qiáng)度來表示。導(dǎo)致絕緣擊穿的低電壓稱為擊穿電壓，單位厚度絕緣材料上所承受的擊穿電壓稱為耐電強(qiáng)度，也稱擊穿場強(qiáng)、介電強(qiáng)度。因此，耐電強(qiáng)度也是聚丙烯絕緣層耐受電壓作用而維持絕緣性能的能力。

 

　　聚丙烯電纜絕緣層擊穿可分為電擊穿、熱擊穿、電化學(xué)擊穿三種基本類型:

 

　　1、熱擊穿

 

　　由于絕緣材料聚丙烯發(fā)熱大于散熱，致使聚丙烯絕緣層溫度開高所致。

 

　　介質(zhì)極化和泄漏電流引起的電能損耗使絕緣層發(fā)熱，如果絕緣體傳導(dǎo)熱量的速度不足以及時將介質(zhì)損耗的熱量散發(fā)出去，其內(nèi)部的溫度就逐漸升高。隨著溫度升高，電導(dǎo)率迅速增加，介電損耗也更快增加，從而放出更多的熱量，使溫度進(jìn)一步升高，如此思性循環(huán)的結(jié)果致使聚丙烯絕緣層溫度持續(xù)升高，終以熱破壞形式而喪失耐電性，發(fā)生電擊穿。顯然，熱擊穿易發(fā)生在散熱不好的地方。

 

　　外加電壓頻率增加，環(huán)境溫度升高，絕緣層厚度增加，散熱條件惡化，都會使熱擊穿強(qiáng)度下降。

 

　　潛油泵電纜因為處于地下上千米深度的工作環(huán)境中，外面又有鎧裝，散熱很難，熱擊穿成為聚丙烯電纜常見的擊穿形式。

 

　　2、電擊穿

 

　　在弱電場中，載流子不斷與周圍的其他載流子、分子、原子產(chǎn)生能量交換，能量處于平衡狀態(tài)，聚丙烯具有穩(wěn)定的電導(dǎo)率。但當(dāng)電壓強(qiáng)度達(dá)到某一臨界值時，載流子從外加電壓獲得足夠的能量，它們與高分子碰撞，使高分子鏈發(fā)生電離，激發(fā)出新的電子或離子，這些新生的載流子又再碰撞高分子鏈，而產(chǎn)生更多的載流子，這一過程反復(fù)進(jìn)行，載流子雪崩似的產(chǎn)生，以致電流急劇上升，終導(dǎo)致PI-2001D聚丙烯絕緣層被擊穿，這種擊穿稱為電擊穿。聚丙烯中的雜質(zhì)，在高電壓作用下，也會電離成離子，并撞擊高分子，發(fā)生類似現(xiàn)象。

 

　　與熱擊穿不同，電擊穿通常發(fā)生在溫度較低條件，而且電壓作用時間也較短。它受環(huán)境溫度影響較少，不像熱擊穿會受到電壓種類、頻率、絕緣結(jié)構(gòu)、散熱條件等的影響。總之，電擊穿易發(fā)生在電壓集中處或較強(qiáng)處。在非均勾電壓下，擊穿點往往發(fā)生在邊沿處，擊穿只留下小小的斑點，一般還有輻射性的裂痕。

 

　　潛油泵電纜工作時很少遇到這種擊穿，但是出廠檢測時容易遇到。

 

　　3、電化學(xué)擊穿

 

　　電化學(xué)擊穿是聚丙烯絕緣層在高壓下長期作用后出現(xiàn)的。高電壓的作用能在聚丙烯絕緣層表面或缺陷、小孔處引起局部的空氣碰撞電離，從面生成臭氧或氮的氧化物等，這些化合物都能使聚丙烯老化，引起電導(dǎo)的增加，直至擊穿發(fā)生。

 

　　在高電壓作用下，聚丙烯絕緣層表面或內(nèi)部氣泡中的氣體，因其介電強(qiáng)度比絕緣層的介電強(qiáng)度低得多，首先發(fā)生擊穿放電。放電時被電壓加速的電子和離子轟擊絕緣層表面，可以直接破壞聚丙烯的分子結(jié)構(gòu)，放電產(chǎn)生的熱量也可能引起聚丙烯的熱降解，放電生成的臭氣和氮的氧化物將使聚丙烯氧化老化。特別是當(dāng)高壓電壓是交變電壓時，這種放電過程的頻率成倍地隨電壓頻率面增加，反復(fù)放電使聚丙烯所受的侵蝕不斷加深，后導(dǎo)致絕緣層擊穿。這種擊穿造成的擊穿通道的特征呈樹枝狀，又稱樹枝擊穿。

 

　　對于潛油泵電纜的工況來說，地下條件不同，比如渤海油區(qū)與中原油田差別很大，所以各種情況都能發(fā)生，如何加強(qiáng)聚丙烯絕緣層性能，增加潛油泵電纜的使用壽命，是行業(yè)共同的目標(biāo)，蘭德梅克愿在方面與業(yè)內(nèi)專家一起解決這類問題。