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阻水型交联聚乙烯绝缘船用电力电缆的探讨


  阻水型交联聚乙烯绝缘船用电力电缆,其不仅具有优良的电气性能和机械物理性能,且具有结构轻便、传输容量大、安装敷设及维护保养方便的优点,已广泛受到社会好l评。近年来随着我国国民经济的快速发展,航运事业蓬勃生机,尤其远洋大型船舶需求量大大增加,大吨位重载量出现对电力需求大大增加,交联聚乙烯绝缘船用电力电缆产品用量也逐年大幅度的增加。交联聚乙烯船用电缆寿命理应得到重视,交联聚乙烯电缆尤其是中高压电缆其寿命往往由绝缘的老化程度决定,而绝缘老化程度又受到树枝放电制约,即水树和电树的影响,所以降低绝缘水分含量是提高交联聚乙烯绝缘船用电力电缆使用寿命的方法之一,特别是随着电压等级的提高,电缆阻水性能也就越来越重要。下面根据我司生产经验简单介绍一下水树的产生机理、对电缆寿命影响及防范措施。
水树是由于水分渗入交联聚乙烯绝缘,在电场作用下形成的树枝状物,其特点是引发树枝的空隙含有水分,且在较低的场强下发生。水树的产生,将会造成绝缘介质损耗增加,同时降低绝缘电阻及绝缘击穿电压,加快绝缘老化速度,缩短电缆使用寿命。
水树的产生既有其内在原因也有其外在原因,内在原因是电缆绝缘本身的质量,即绝缘内部含有杂质、气泡、残留微水分;外在原因是电场及电缆内部的潮气的渗入。内在原因可以通过检测并控制绝缘材料及其加工艺的质量,而外在原因可在使用过程中加以防止。水树生长机理一般可分为剩余应变使水树枝增长,或电场下的化学势作用而发展的水树、电泳与扩散力理论。剩余应变使水树枝增长是在电缆经受电压和水的作用下,导致绝缘内应变逐渐增加而产生的,这主要是由于间隙内的水分因损耗发热而产生的热膨胀力和电致伸缩力而导致的;电场下的化学势作用而发展的水树主要是因为电缆进水,导致绝缘浸泡在水中,并在运行电场的作用下,水分子逐渐绝缘中存在的含水杂质在运行电场作用下,形成间隙扩大和发展而形成水树枝。虽然水树枝不会直接导致绝缘的击穿,但水树枝在直流电压下或经过长时间氧化、转化,也会迅速转变为电树枝,并形成放电,致使水树、电树同时作用,加速绝缘劣化,这一点往往被忽视,因此必须重视电缆阻水性能,特别是当电缆在运行过程中长期浸泡在水中或处于潮湿环境时,如果没有很好的阻水结构或措施,那么电缆极容易导致绝缘因水树而产生老化,从而造成绝缘性能下降,大大缩短电缆的使用寿命。所以敷设在有水或潮湿环境中的电缆,特别是中高压电缆都要求电缆具有阻水结构。
电缆渗水途径通常可分为两种类型:沿着电缆导体和缆芯纵向(或轴向)渗水;沿着电缆径向(或横向)透过护套渗水。
对于纵向(或轴向)阻水,我司通常采用阻水型导体即绞合导体时加入阻水带、阻水纱,成缆时填充采用阻水绳,每层的包带也采用阻水带。其机理是阻水带、阻水纱或阻水绳里有大量的阻水粉,阻水粉当遇水时会膨胀为原来的十几倍到几十倍不等,当水分渗入时会阻塞渗水通道,终止水或水气进一步扩散和延伸,从而有效的保护电缆,避免整根电缆的报废,只需修复或更换部分的渗水电缆,可大幅度节约维修费用,缩短维修时间,减少停电损失。
   对于径向(或横向)阻水,通常采用综合阻水套即铝塑复合带纵包后挤包聚乙烯,聚乙烯的防水性能优于聚氯乙烯,大量实验表明聚氯乙烯的透水性大约是聚乙烯的五倍。虽然聚乙烯的阻水性能优于聚氯乙烯但其分子间隙仍可透过水分子,而金属是完全不透水的,故采用铝塑带纵包进一步加强电缆的径向阻水性能。但铝塑复合带毕竟并非完全密封,其搭盖处由于工艺原因或使用过程中护套破损是可能存在缝隙,这就给水分渗入提供了可能。若采用密封的金属护套则可使电缆达到彻底的径向阻水,因为金属护套的*大特点是具有完全的不透气性,但增加了船用电缆的本身质量,故加金属护套达到阻水的方式是不适用于船舶行业的。


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