交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜防水的必要性與措施

于恒

摘要：當潮氣或水分浸入到交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜內(nèi)部，交聯(lián)聚乙烯極易在電場作用下產(chǎn)生“水樹枝”現(xiàn)象，而“水樹枝”生長到一定程度即會引發(fā)永久性“電樹枝”缺陷，使交聯(lián)聚乙烯的絕緣性能降低，最終造成電纜絕緣被擊穿，導(dǎo)致停電事故甚至火災(zāi)。因此，為了提高交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的可靠性、安全性、使用壽命，本文對交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜防水的必要性與措施進行了探討[1]。

關(guān)鍵詞：交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜;防水措施;受潮原因;受潮危害

引言

近年來，交聯(lián)聚乙烯電纜逐漸推廣，替代了過去的油浸紙絕緣電纜。交聯(lián)聚乙烯電纜受水汽侵蝕，電纜受潮，不僅不能達到額定使用壽命，還會給電力系統(tǒng)的安全運行埋下隱患。為此，本文探討電纜受潮的危害及原因，并在總結(jié)前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上提出了防止電纜受潮的處理方法[2]。

1.電纜受潮或進水的原因

電纜受潮主要有電纜本身內(nèi)部原因及電纜敷設(shè)施工方法不當這一外部等方面的原因，具體如下。

1.1導(dǎo)致交聯(lián)聚乙烯電纜受潮或進水的內(nèi)部原因分析

交聯(lián)聚乙烯電纜是一種高分子聚合物，它是由乙烯分子為單體，在一定的化學(xué)反應(yīng)條件及催化劑的催化作用下，通過聚合作用形成的高分子聚合物。因為交聯(lián)聚乙烯電纜的主要成分是聚乙烯分子，其分析在水體中是非常難溶的，而且聚乙烯分析的結(jié)構(gòu)是長鏈線型結(jié)構(gòu)，是屬于結(jié)晶聚合物，所以當電纜中的聚乙烯分析處于正常排列的情況下，電纜中內(nèi)部的結(jié)晶部分和無定型部分會處于一種共存的狀態(tài)，所以此時電纜內(nèi)部的晶體分子之間的排列是非常緊密的。然而對于無定型分子而言，微粒之間的排布十分松散，分子與分子之間存在很大的間隙，這使得水分子很容易侵入到無定型分子之間的間隙之中。對于經(jīng)過乙烯加聚反應(yīng)得到的交聯(lián)聚乙烯電纜而言，其分子微粒之間還存在一定的雜質(zhì)與交聯(lián)副產(chǎn)物。這樣一來，如果將交聯(lián)聚乙烯電纜置于潮濕的外部環(huán)境下，潮氣和水分就會浸入到電纜纜芯和護套中，此時一旦向交聯(lián)聚乙烯電纜中通入交流電壓，在纜芯內(nèi)電場的作用下，附著在交聯(lián)電纜纜芯和護套上的水分子就會形成帶雜質(zhì)的污點并導(dǎo)致電纜纜芯發(fā)生電化學(xué)腐蝕。另外，交聯(lián)電纜內(nèi)部雜質(zhì)的存在會導(dǎo)致其電阻阻值增大，電纜運行發(fā)熱量會增加，這進一步加劇了交聯(lián)電纜的腐蝕老化[3]。

1.2導(dǎo)致交聯(lián)聚乙烯電纜受潮或進水的外部原因分析

（1）由于材料及制造工藝等原因，交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣內(nèi)部難免會產(chǎn)生微孔、存在雜質(zhì)或其他缺陷，尤其是微孔將會增大電纜的吸水性。

（2）出廠時，電纜端部均處于密封套密封狀態(tài)。經(jīng)施工使用一部分后，余下部分通常僅用塑料布簡單包扎斷口，且露天擺放，難免會有水汽侵入電纜。

（3）完成敷設(shè)的電纜未及時制作電纜端頭。若環(huán)境濕度較大，未處理的電纜頭直接暴露在空氣中，水分極易侵入電纜。

（4）制作電纜頭，如終端頭、中間接頭時，電纜頭可能由于工作人員疏忽落入現(xiàn)場積水中。

（5）正常運行的電纜可能因施工等原因造成絕緣損壞。近年來，由于市政改造，電纜被大型施工機械損壞的新聞報道屢見不鮮，若不及時處理，電纜很容易進水[2]。

2.交聯(lián)聚乙烯電纜受潮浸水作用機理及其帶來的危害

外部環(huán)境的水份侵入交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣后，在強電場作用下將產(chǎn)生一系列理化作用，使絕緣體沿電場方向形成“水樹”。經(jīng)強電場作用，水樹枝的尖端會不斷向絕緣材料內(nèi)部蔓延，直至貫穿整個絕緣，最終使交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣擊穿[4]。實驗證明，若運行環(huán)境的濕度達到65%以上，交聯(lián)聚乙烯電纜絕緣材料就有可能形成水樹，且隨著相對溫度的提高，水樹的數(shù)量會逐漸增加。

除了使絕緣材料受損，電纜受潮還會腐蝕其屏蔽銅帶。交聯(lián)聚乙烯電纜均設(shè)有金屬屏蔽層，國產(chǎn)電纜一般由1層或2層退火銅帶螺旋繞包而成，主要作用是屏蔽電場，流通不平衡電流或故障電流，防止軸向表面放電及防雷。一旦金屬屏蔽層被潮氣侵蝕，銅帶疊壓處的接觸電阻會顯著增加，沿導(dǎo)流體軸向流通的電流只能繞銅帶螺旋流動。此時屏蔽銅帶可等效于電感線圈，大大增加電纜的電感，在雷電或操作過電壓作用下，屏蔽層上會形成極大感應(yīng)電壓，對電纜造成傷害。

此外，水分中通常含有腐蝕性物質(zhì)，對電纜芯線及電纜連接處產(chǎn)生的危害更大[4]。

3.電纜防水的必要性

在國內(nèi)的南方地區(qū)和富水區(qū)域， 中低壓電力電纜地下敷設(shè)時， 無論采用哪一種敷設(shè)方式， 電纜的某幾處可能短期或長期浸泡在水中。

電纜敷設(shè)是一個費時費力的過程， 如果施工時不小心或不注意， 造成電纜護套被刮破或拉脫， 又沒有及時發(fā)現(xiàn)有損壞的部位， 而將電纜穿入電纜溝中， 這樣， 電纜損傷的部分有可能會浸泡在水中， 其后果不堪設(shè)想。水直接進入護套和鋼帶， 對于無鎧裝設(shè)計的中低壓電纜而言， 水將直接侵蝕絕緣層;有鎧裝設(shè)計的中壓電纜在鎧裝內(nèi)有一層擠包內(nèi)襯層， 內(nèi)襯層還可以起到一定的防水作用。然而， 目前國內(nèi)大部分廠家生產(chǎn)的有鎧裝的低壓電纜的生產(chǎn)工藝為繞包內(nèi)襯層， 這就使得水同樣會直接侵蝕絕緣層。因此， 中低壓電力電纜采用防水結(jié)構(gòu)顯得尤為重要[5]。

結(jié)束語

隨著時代的發(fā)展，用戶對電纜使用性能的要求也越來越高。潮氣或水分的侵入對交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜使用壽命產(chǎn)生了較大的影響，這使交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的防水問題引起廣泛關(guān)注。為了確保交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的使用壽命，必須對其采用必要的徑向阻水和縱向阻水措施。與此同時，在電纜敷設(shè)前，應(yīng)沿電纜敷設(shè)線路將溝、槽、隧道、電纜井等處的積水排除干凈，從而盡可能地降低水分侵入電纜的概率。

參考文獻：

[1]董兆林，水利飛，王社峰，葉常青.交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜防水的必要性及其措施[J].光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù)，2017（01）：43-44.

[2]劉杰，成健.交聯(lián)聚乙烯電纜防水防潮技術(shù)研究綜述[J].通信電源技術(shù)，2019，36（07）：209-210.

[3]尤占山，胡超強，許翠珊，鄒科敏，馮家杰.交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜防水的必要性與措施[J].粘接，2019，40（12）：136-139.

河南工學(xué)院 河南 新鄉(xiāng) 453003