防水涂料在電纜中間接頭防水處理中的應(yīng)用

趙恒亮

（國網(wǎng)浙江義烏市供電有限公司，浙江 義烏 322000）

0 引言

電纜中間接頭有熱收縮接頭、預(yù)制式接頭、冷縮式接頭等多種型式。熱收縮接頭是套在電纜導(dǎo)體連接部位外面的絕緣和護(hù)套管材，采用熱縮材料；冷縮式接頭基于擴(kuò)張支撐原理，取出支撐物就能自動收縮復(fù)位，不需加熱；預(yù)制式接頭一般采用硅橡膠或乙丙橡膠材料，主要通過應(yīng)力錐來疏散電場，由于橡膠具有彈性，因此接頭安裝方便，界面性能得到極大提高[1-2]。

電纜中間接頭用于連接電纜，本應(yīng)有與電纜一樣的機(jī)械性、電性能及化學(xué)性能，但是由于接頭施工工藝復(fù)雜、施工環(huán)境難以控制、運(yùn)行環(huán)境惡劣等因素，使得電纜接頭成為電纜線路中最薄弱的環(huán)節(jié)，電纜接頭故障時有發(fā)生。常見的接頭故障有外力破壞和機(jī)械損傷、接頭安裝工藝及接頭質(zhì)量問題、腐蝕與進(jìn)水[3-6]等。如制作冷縮式接頭時，三相冷縮絕緣套管同在中心位置，若有不平整，包繞防水帶中會有皺折，造成包纏不緊密而導(dǎo)致接頭進(jìn)水受潮；熱收縮式接頭因熱縮材料老化或收縮時界面壓力不強(qiáng)，同時因水的滲透性、擴(kuò)散性極強(qiáng)，接頭附件內(nèi)的水會擴(kuò)散、滲透，導(dǎo)致接頭進(jìn)水。據(jù)有關(guān)報道，腐蝕與進(jìn)水占電纜接頭失效故障的8%，在沿海地區(qū)腐蝕與進(jìn)水現(xiàn)象更為嚴(yán)重，因此研究電纜中間接頭防水措施具有重要的工程實(shí)際意義。為此，本文介紹將3M ScotchcastTM525BG防腐防水涂料應(yīng)用于電纜接頭防水的有關(guān)試驗(yàn)，研究525BG防腐防水涂料的技術(shù)性能，為提高該防腐防水涂料的應(yīng)用可靠性提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)電纜中間接頭運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行時的外表面溫度，以及中間接頭、電纜絕緣層之間的界面隨著負(fù)荷的變化而發(fā)生熱脹冷縮（也稱呼吸效應(yīng)）的情況，設(shè)計(jì)了鹽霧試驗(yàn)、附著力試驗(yàn)、60℃水煮等多項(xiàng)試驗(yàn)。

1.1 主要實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備

氯化鈉：分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品；ScotchcastTM525BG∶3M公司產(chǎn)品；Scotchkote 020∶3M公司產(chǎn)品；P240干磨砂紙∶3M公司產(chǎn)品；PVC∶上海華譜公司；烘箱∶heraeus公司產(chǎn)品；循環(huán)腐蝕鹽霧老化箱∶Q-lab公司產(chǎn)品；萬能試驗(yàn)機(jī)∶英斯特朗公司產(chǎn)品。

1.2 鹽霧試驗(yàn)

1.2.1 試樣制作

以冷軋鋼板（100mm×100mm×6mm）為基材，表面經(jīng)鋼珠噴砂除銹至ISO 8501 Sa 2.5級，粗糙度75μm。用干燥空氣吹掃表面后，將3M ScotchcastTM525BG A與3M ScotchcastTM525BG B以3∶1比例混和均勻，用刷子刷涂于經(jīng)表面處理后的基材上，涂膜厚度500μm，室溫固化24 h。

1.2.2 試驗(yàn)方法

參考標(biāo)準(zhǔn)ASTM B117-2009進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)，時間5000 h。

1.2.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

試驗(yàn)結(jié)果如表1及圖1所示。由表1可知：經(jīng)過5000 h的鹽霧試驗(yàn)后，525BG涂料與基材有良好的結(jié)合力；盡管鹽霧試驗(yàn)前在涂層表面劃有露出基底的劃痕，經(jīng)過5000 h的鹽霧腐蝕后，劃痕附近的涂層與基底結(jié)合良好，不容易剝落，劃痕寬度未見明顯擴(kuò)大，表明525BG耐鹽霧腐蝕能力較好。

表1 鹽霧試驗(yàn)結(jié)果

圖1 鹽霧試驗(yàn)結(jié)果

1.3 剪切附著力測試

1.3.1 試樣制作

將PVC試樣裁剪成長條形，長5cm、寬2cm，表面用3M Scotchkote 020清洗劑進(jìn)行處理，再用3M P240砂紙進(jìn)行打磨，直到表面無光，呈毛紋狀。再用Scotchkote 020清潔表面雜物，將3M ScotchcastTM525BG A與3M ScotchcastTM525BG B按3∶1比例混和均勻，涂在PVC條形試樣上，試樣與試樣之間搭接面積為2cm×2cm=4cm2，涂膜厚度0.3mm，室溫固化24 h。

1.3.2 試驗(yàn)方法

按照標(biāo)準(zhǔn)ASTM D1002進(jìn)行拉拔試驗(yàn)。由萬能試驗(yàn)機(jī)施加拉拔荷載，加載端的移動速度為200mm/min。

1.3.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。由表2可知：3M ScotchcastTM525BG與PVC之間存在較大的附著力，平均附著力為2.0 MPa，表明525BG與PVC之間不僅僅是物理的接觸，還存在一定程度的化學(xué)結(jié)合，該項(xiàng)結(jié)果對于將525BG用于電纜接頭的防水處理起到至關(guān)重要的作用。

表2 剪切附著力測試結(jié)果

1.4 水煮試驗(yàn)

1.4.1 試樣制作

截取長度為15cm的電纜，外護(hù)層材質(zhì)為PVC，表面用3M Scotchkote 020清洗劑進(jìn)行處理，再用3M P240砂紙進(jìn)行打磨，直到表面無光，呈毛紋狀，再用Scotchkote 020清潔表面雜物，將3M ScotchcastTM525BG A與3M ScotchcastTM525BG B按3∶1比例混和均勻，涂抹電纜10cm，保留5cm電纜外護(hù)層裸露，涂膜厚度0.5mm，室溫固化24 h。

1.4.2 試驗(yàn)方法

參考GB 12706標(biāo)準(zhǔn)，將電纜置于60℃自來水中進(jìn)行水煮直至失效。

1.4.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。由表3可知：經(jīng)過3個月的水煮試驗(yàn)后，525BG與電纜PVC之間仍存在較強(qiáng)的附著力，未發(fā)生涂料層脫落現(xiàn)象，水分未進(jìn)入525BG與PVC的界面。

表3 水煮實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2 工程應(yīng)用

2012年6月，對千島湖某個積水較嚴(yán)重的電纜中間接頭井（在雨季此井中的電纜接頭幾乎全部浸泡在水中）的電纜涂抹了525BG，涂抹1個中間接頭所需時間約20 min，525BG用量約為0.5 L。1年后，涂抹525BG防護(hù)涂料的電纜中間接頭沒有發(fā)生明顯變化，525BG涂層沒有變色或脫落，與PVC外護(hù)層仍保持良好的附著力。對該項(xiàng)應(yīng)用的后續(xù)效果還將繼續(xù)觀察。

3 結(jié)論與展望

根據(jù)防腐防水涂料本身的特性以及以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可得出以下結(jié)論：

（1）3M ScotchcastTM525BG對PVC材料有較好的附著力，約2.0 MPa，有助于阻隔水分進(jìn)入中間接頭。

（2）經(jīng)過3個月的水煮試驗(yàn)，525BG與電纜外護(hù)層PVC仍有一定的附著力，水分仍未進(jìn)入525BG與PVC界面，表明在一定溫度下，525BG對中間接頭有較好的防水作用。

（3）5000 h的鹽霧試驗(yàn)表明：525BG在惡劣的環(huán)境下仍能保持良好的防護(hù)作用，可為中間接頭提供一定的防腐防水保護(hù)。

電纜中間接頭的安全運(yùn)行在電網(wǎng)中起著非常重要的作用，如何應(yīng)對環(huán)境的變化，使用高性能防護(hù)手段成為當(dāng)前迫切需要解決的問題。3M ScotchcastTM525BG防腐防水涂料以其卓越的性能和成功的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，成為同類防護(hù)手段中的佼佼者。目前已經(jīng)運(yùn)用于全國部分區(qū)域電網(wǎng)，積累了大量的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

[1]柯德剛.硅橡膠冷縮式電力電纜附件的應(yīng)用[J].有機(jī)硅材料，2002，16（6）∶11-13.

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