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 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，水分子偶極不斷來回翻轉(zhuǎn)，擴(kuò)散力及電場(chǎng)力的共同作用使水分子通過無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)的作用形成水樹枝，絕緣晶相與無定形相界面成為水樹枝優(yōu)先發(fā)展的通道。水樹枝的產(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，水樹枝在電場(chǎng)作用下或經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間氧化、轉(zhuǎn)化，zui終不僅會(huì)在水樹枝生成電樹枝，自身有也可能轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌渲Γ?，電樹枝腔體存在不斷擴(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抑制水樹枝的產(chǎn)生，此舉有一定的效果但沒有從根本上解決問題。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)開發(fā)研究較早[4-6]，近年來國(guó)內(nèi)在阻水電纜工業(yè)化生產(chǎn)方面有了較大發(fā)展，已有一批問世。本文主要根據(jù)近年來國(guó)內(nèi)公開阻水電纜結(jié)構(gòu)進(jìn)行歸納和分析。