高壓交聯聚乙烯絕緣電纜絕緣收縮的研究

崔耀華，林 蘭

(特變電工山東魯能泰山電纜有限公司，山東 新泰271219)

0 引言

高壓交聯聚乙烯絕緣電力電纜由于具有優良的電氣性能和機械性能，且傳輸容量大，近幾年在國內有了突飛猛進的發展。目前，國內110 kV和220 kV電纜的生產工藝已經較為成熟，隨著國內高壓電纜市場競爭的日趨激烈，產品質量逐漸成為占領市場的決定性因素。

本文探討高壓交聯聚乙烯絕緣電力電纜的絕緣收縮問題。絕緣收縮將直接影響電纜的產品質量，收縮過大不但會給電纜接頭帶來很大困難，嚴重時會直接導致電纜擊穿。

1 絕緣收縮問題

高壓交聯電纜在三層共擠工序中會產生內應力，從而導致絕緣的收縮。如果絕緣收縮過大，會引入雜質、氣隙，電纜在運行時，雜質會在強大電場作用下發生游離，產生樹枝放電現象，造成絕緣的提前老化，甚至擊穿，導致電纜接地短路或相間短路，產生“放炮”現象，同時傷及附近的其他電纜。

2 實驗設計

2.1 設計依據

絕緣收縮主要是由內應力造成的，絕緣應力的釋放一般可通過兩個途徑:(1)生產過程中的應力消除，包括生產參數的優化、前后預熱和應力消除裝置的使用等;(2)脫氣過程中的應力消除，該過程既可以通過加熱脫去電纜中的氣體，又可以逐步消除電纜中的內應力。

脫氣室內的應力消除效果，由于長期以來沒有可量化的數據，所以被許多生產廠家所忽視。筆者通過自行設計的實驗所得出的結論，可作為生產中進行工藝改進的參考。

2.2 實驗步驟

由于GB/T 2951.3“絕緣收縮試驗”主要考慮的是交聯工序對絕緣收縮的影響，而為了單獨考察脫氣工序對絕緣收縮的影響，則必須重新設計實驗。

絕緣線芯從交聯生產線下線后，絕緣便會因內應力而收縮，在脫氣工序結束后，絕緣會進一步收縮，因此設計了以下實驗方法。

挑選110kV電纜的5種規格:YJLW03-64/110 kV－1×240 mm2;YJLW02-64/110 kV－1×400 mm2;YJLW02-64/110 kV－1×500 mm2;YJLW03-64/110 kV－1×630 mm2;YJLW03-64/110 kV－1×1 000 mm2。

在交聯生產線下線后1 h，測量導體超出絕緣部分的尺寸n1，然后在脫室溫度為(70±5)℃的條件下，脫氣168 h，然后靜置48 h，測量導體超出絕緣部分的尺寸n2。求出兩次測量的差值n2－n1，定義為“收縮量”。

3 試驗結果與分析

表1為5種不同電纜規格，每種規格取4個試樣(同一規格的4個試樣為同一批次生產)的收縮量測試結果，同時與按GB/T 2951.3測得的收縮率進行分析比較。

表1 實驗數據對比表

表1是在相同脫氣溫度下測得的收縮量數據，需要說明的是，絕緣收縮受材料、工藝、溫度等諸多因素影響。從表1中可以看出，導體截面直接影響絕緣的收縮，相同電壓等級的高壓交聯電纜，絕緣收縮量隨導體截面的增大而減小。因此，電纜生產廠家單純根據電壓等級來確定電纜脫氣時間的做法是不足取的，應針對不同的導體截面設置不同的脫氣時間。

4 結束語

本文研究了脫氣工序對絕緣收縮的影響，并與按GB/T 2951.3測得的收縮率進行分析比較，對脫氣工序提出以下改進措施:對于小規格電纜，可適當增加脫氣時間，建議400 mm2及以下電纜脫氣時間可以延長至192 h。

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