高电压、实用化是超导电缆必然发展趋势,这对其低温绝缘性能提出了更高的要求。局部放电是造成高压绝缘性能劣化、影响绝缘稳定性的最主要因素之一,而超导电缆低温绝缘的薄膜绕包结构自身容易引起局部放电。本项目以低温绝缘超导电缆要研究对象,分析了高温超导电缆正常及其在配套冷却系统发生泄压时的运行环境,提出高温超导电缆绝缘材料选型、结构设计必须以常压下局部放电和沿面放电起始电场为依据;通过理论分析和实验研究,掌握了液氮环境下超导电缆绝缘内部局部放电和沿面放电起始场强等规律。 交流电场下发生的部局部放电的主要诱因就是存在缺陷,常见的如微孔、杂质、绕包绝缘结构中绝缘带搭接或者间隙中产生的间隙(butt gap)等。从绝缘结构方面,绝缘结构为重叠绕包时,聚丙烯层压纸(PPLP)低温下局部放电起始场强达到了5.9 kV/mm,比常温下高近5倍;聚酰亚胺(PI)在液氮环境下局部放电起始场强仅为3.8 kV/mm;重叠绕包结构比间隙绕包结构要更为优异,主要表现在局部放电起始电压和起始场强有明显的提高。从局部放电量而言,无论是PPLP或是PI材料,液氮环境中的局放量均有超过100倍的缩减量。本项目共进行了40次循环实验,其中15次局部放电实验。实验研究结果表明,在有限的热循环次数下,局部放电起始电压、局部放电量等没有明显的变化。常规普通XLPE塑料绝缘电缆的局部放电量不超过5 PC,通过对模型电缆持续四天累计16小时、局部放电量为7000PC——9000PC局部放电老化实验,并进行解剖研究表明,PPLP未发现明显局部放电损伤痕迹。掌握了低温下固体绝缘表面的沿面放电特性。工频及冲击电压条件下,G10 环氧样品沿面电极间隙<100mm时,击穿电压随电极间隙线性增长,在液氮中,电极间隙增加时出现饱和趋势。 通过本项目的研究,为高温超导电缆绝缘材料选型、绝缘结构设计、局部放电控制水平、终端电流引线设计提供了理论依据。 项目共发表文章10篇,其中项目负责人第1作者5篇;SCI收录3篇(第1作者2篇);发明专利6项;培养博士1名、硕士2名。