6. 1 引 言

Bruce S. Bernstein

本章主要内容为高分子绝缘材料的电气性能， 重点针对挤包绝缘材料。 在第 5章中， 已论证了高分子绝缘材料的理化性能由其化学结构、 化学自然力以及尺寸决定。 高分子绝缘和屏蔽材料的基本性能这里还将回顾。

提到电气性能， 可以方便地将这些同类的高分子材料按其在运行场强下的响应进行分级。 可以证明， 在低运行场强下， 用作电缆绝缘的高分子材料的电气性能确实与其结构有关； 然而， 在高场强下 （ 实际承受的或局部集中的）， 其他因素变得显著， 并超过前者 （ 结构因素）。

作为绝缘材料， 不管它是交联聚乙烯 （ XLPE）、 乙丙橡胶 （ EPR） 或者聚氯乙烯 （ PVC）， 都能起到保护导体免受周围环境影响的作用； 它们确保电流通路保持稳定。 它们会趋于老化， 但需要在项目生命周期内满足线缆的上述功能。 无论环境是干燥或潮湿， 都希望它们起到上述作用。 在运行场强下， 良好绝缘材料的关键性能包括体积电阻率、 介电常数和损耗因数。 任何想用作绝缘的材料必须满足标准中规定的这三项性能要求。 极化是另一项关键性能。

对于电气绝缘材料， 体积电阻率是一项明确定义的参数。 它是在规定的温度和压力下， 管状绝缘试样内外表面间的电阻。 损耗因数表示热量形式的能量损耗值，而非输送的电能； 因此它是对介质损耗的测量。 介电常数是反映绝缘保持电荷能力的量值。 良好的电介质 （ 绝缘） 材料应该是保持电荷能力强 （ 低介电常数）， 且损耗很小 （ 低损耗因数）。 聚烯烃材料 （ 如聚乙烯、 XLPE 及多数 EPR） 的上述指标性能优异。

这三项指标都是有内在联系的。 然而， 这里将在绝缘承受运行场强条件下， 对每一项单独讨论。 论述过程中可能有些重复。 极化是高分子绝缘材料另一项关键性能， 在 6. 3. 1 节中介绍。

在较高电场强度下， 绝缘阻止电子运动的能力受到挑战。 这时主要的绝缘性能是介电强度， 如果这一数值 （ 运行初期很高， 随着老化通常有所下降） 对应的绝缘无法阻止电子运动， 便产生了故障。 有几种故障机理， 常见的是局部放电。 高场强 （ 实际承受的或局部集中的） 下运行及其导致的故障机理将在 6. 4 节中介绍。

这里重点分析中压绝缘用聚烯烃材料， 包括聚乙烯、 XLPE、 TR- XLPE 和

EPR。 对于它们及其他共聚物在高场强下的响应原理， 也会进行回顾。

在本章中， 功率因数和损耗因数两个术语将会互换使用。 此外， K、 电导率和感应电容也互换使用。

读者可以参考第 4 章对这些术语的讨论。