水分對(duì)電纜的損害

一般而言，水分浸入電纜后主要影響電纜的導(dǎo)體和絕緣。導(dǎo)體正常運(yùn)行時(shí)處于一種熱穩(wěn)定狀態(tài)，導(dǎo)體溫度基本維持在60℃以上，如果有水分浸入就會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)體氧化，增加導(dǎo)體單線間的接觸電阻從而增加電纜纜芯電阻，導(dǎo)致電纜線損增加[2]。就絕緣而言，雖然聚乙烯是極難溶于水的非極性疏水物質(zhì)，但又是一種由結(jié)晶相和無(wú)定形相組成的半結(jié)晶高聚物。結(jié)晶相結(jié)構(gòu)緊湊，晶界缺陷弱，無(wú)定形相中的分子排列疏松，分子間存在較大的間隙。在結(jié)晶相與無(wú)定形相界面還會(huì)產(chǎn)生微孔聚集。水分子是極性分子，在交變電場(chǎng)的作用下，水分子偶極不斷來(lái)回翻轉(zhuǎn)，擴(kuò)散力及電場(chǎng)力的共同作用使水分子通過(guò)無(wú)定形相的空隙和晶相的晶界缺陷處滲透到絕緣材料中。XLPE分子結(jié)構(gòu)中也存在同樣的問(wèn)題，同時(shí)XLPE中有較多的交聯(lián)副產(chǎn)物充當(dāng)雜質(zhì)，因而XLPE在交變電場(chǎng)下也有較大的吸水率[3]。交聯(lián)聚乙烯和聚乙烯絕緣吸水后，在電場(chǎng)的作用形成水樹(shù)枝，絕緣晶相與無(wú)定形相界面成為水樹(shù)枝優(yōu)先發(fā)展的通道。水樹(shù)枝的產(chǎn)生將會(huì)造成絕緣介質(zhì)損耗增加，同時(shí)降低絕緣電阻及絕緣擊穿電壓，加快老化速度，縮短電纜的使用壽命。更為嚴(yán)重的是，水樹(shù)枝在電場(chǎng)作用下或經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間氧化、轉(zhuǎn)化，zui終不僅會(huì)在水樹(shù)枝生成電樹(shù)枝，自身有也可能轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌?shù)枝，*，電樹(shù)枝腔體存在不斷擴(kuò)張的局部放電，會(huì)導(dǎo)致電纜絕緣在短期內(nèi)被擊穿，嚴(yán)重影響電纜的使用可靠性 [1]。

早期防止電纜絕緣中產(chǎn)生水樹(shù)枝，主要是考慮對(duì)XLPE進(jìn)行改性，采用添加電壓穩(wěn)定劑及其它的添加劑來(lái)抑制水樹(shù)枝的產(chǎn)生，此舉有一定的效果但沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。防止水分和潮氣進(jìn)入XLPE絕緣電力電纜，才是阻止絕緣中產(chǎn)生水樹(shù)枝的根本途徑[2]。

鑒于XLPE電纜進(jìn)水、受潮后對(duì)電纜運(yùn)行可靠性與壽命的影響，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開(kāi)發(fā)出不少電纜阻水技術(shù)[4-14]。這些阻水技術(shù)大體上可以分類(lèi)如下：①按所采用的阻水材料，可以分為主動(dòng)阻水技術(shù)和被動(dòng)阻水技術(shù)；②按采用的阻水機(jī)理，可以分為縱向阻水技術(shù)和徑向阻水技術(shù)。國(guó)外對(duì)阻水電纜結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)研究較早[4-6]，近年來(lái)國(guó)內(nèi)在阻水電纜工業(yè)化生產(chǎn)方面有了較大發(fā)展，已有一批問(wèn)世。本文主要根據(jù)近年來(lái)國(guó)內(nèi)公開(kāi)阻水電纜結(jié)構(gòu)進(jìn)行歸納和分析。