高压交联聚乙烯绝缘电缆绝缘收缩的研究

2012-02-18崔耀华

电线电缆 2012年4期

崔耀华，林兰

(特变电工山东鲁能泰山电缆有限公司，山东新泰271219)

0 引言

高压交联聚乙烯绝缘电力电缆由于具有优良的电气性能和机械性能，且传输容量大，近几年在国内有了突飞猛进的发展。目前，国内110 kV和220 kV电缆的生产工艺已经较为成熟，随着国内高压电缆市场竞争的日趋激烈，产品质量逐渐成为占领市场的决定性因素。

本文探讨高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的绝缘收缩问题。绝缘收缩将直接影响电缆的产品质量，收缩过大不但会给电缆接头带来很大困难，严重时会直接导致电缆击穿。

1 绝缘收缩问题

高压交联电缆在三层共挤工序中会产生内应力，从而导致绝缘的收缩。如果绝缘收缩过大，会引入杂质、气隙，电缆在运行时，杂质会在强大电场作用下发生游离，产生树枝放电现象，造成绝缘的提前老化，甚至击穿，导致电缆接地短路或相间短路，产生“放炮”现象，同时伤及附近的其他电缆。

2 实验设计

2.1 设计依据

绝缘收缩主要是由内应力造成的，绝缘应力的释放一般可通过两个途径:(1)生产过程中的应力消除，包括生产参数的优化、前后预热和应力消除装置的使用等;(2)脱气过程中的应力消除，该过程既可以通过加热脱去电缆中的气体，又可以逐步消除电缆中的内应力。

脱气室内的应力消除效果，由于长期以来没有可量化的数据，所以被许多生产厂家所忽视。笔者通过自行设计的实验所得出的结论，可作为生产中进行工艺改进的参考。

2.2 实验步骤

由于GB/T 2951.3“绝缘收缩试验”主要考虑的是交联工序对绝缘收缩的影响，而为了单独考察脱气工序对绝缘收缩的影响，则必须重新设计实验。

绝缘线芯从交联生产线下线后，绝缘便会因内应力而收缩，在脱气工序结束后，绝缘会进一步收缩，因此设计了以下实验方法。

挑选110kV电缆的5种规格:YJLW03-64/110 kV－1×240 mm2;YJLW02-64/110 kV－1×400 mm2;YJLW02-64/110 kV－1×500 mm2;YJLW03-64/110 kV－1×630 mm2;YJLW03-64/110 kV－1×1 000 mm2。

在交联生产线下线后1 h，测量导体超出绝缘部分的尺寸n1，然后在脱室温度为(70±5)℃的条件下，脱气168 h，然后静置48 h，测量导体超出绝缘部分的尺寸n2。求出两次测量的差值n2－n1，定义为“收缩量”。

3 试验结果与分析

表1为5种不同电缆规格，每种规格取4个试样(同一规格的4个试样为同一批次生产)的收缩量测试结果，同时与按GB/T 2951.3测得的收缩率进行分析比较。

表1 实验数据对比表

表1是在相同脱气温度下测得的收缩量数据，需要说明的是，绝缘收缩受材料、工艺、温度等诸多因素影响。从表1中可以看出，导体截面直接影响绝缘的收缩，相同电压等级的高压交联电缆，绝缘收缩量随导体截面的增大而减小。因此，电缆生产厂家单纯根据电压等级来确定电缆脱气时间的做法是不足取的，应针对不同的导体截面设置不同的脱气时间。