电力电缆老化机理研究

【摘要】在电力系统中，电力电缆可以说是不可或缺的重要成分，其可为电力系统的稳定运行提供有力的保障。因此，为了能有效保障电力系统安全、稳定运行，笔者结合多年的工作经验，以电力电缆老化机理为探讨主题进行分析，为系统运行人员后期的检修以及操作提供有效的参考资料。

【关键词】电力电缆；老化机理；研究

1、电力电缆附件运行稳定性的影响因素

（1）在电缆接头位置，由于绕包的绝缘层厚度过高，导致散热速度较慢，进而致使电缆的体积电阻率及介电系数大于发热故障绕包式绝缘材料。同时在强电场的影响下，电缆附件绝缘材料的介质过度损耗及电流泄露现象，这两个状况的发生致使电缆附件出现发热。对绝缘材料进行绕包时，若是过度缠绕，因绝缘厚度的增加，导致热量无法有效散发，而绝缘材料中的热量超出正常数值时，就会损坏到去分子，最终造成热击穿事故的发生[1]。所以，给予电缆接头的机械性能以及电气绝缘性提供保障的基础上，绝缘热阻切勿过大。

（2）电缆附件选用的材料质量和施工质量的影响。因电缆附件所具备的独特性，给予其实施安装前是未达标产品电缆附件中一种使用于绕包绝缘带，半导电带等质量的高低能给予电缆稳定运行带来极大的影响，同时材料质量的高低能决定电缆附件的使用期限以及绝缘水平。比方说，低质量的压接管有很大的机率会发生裂纹、砂眼等情况，并且外表面不光滑，管壁薄厚差异大，极易发生毛刺等现象，长时间的负荷会导致导线芯的接触电阻大大提升，最终致使严重的电场畸变现象发生。

（3）电缆附件应力管的体积电阻率和介电常数的影响。在应力管方面，适当的介电常数可在电场发生畸变的过程中有效改善电位的分布，但介电常数若是超出合理范围，非常容易导致电容电流出现大量的热量，加快应力控制材料的老化速度。因绝缘材料自身存在限制，致使介电常数不能轻易地提升，并且体积电阻率也不可过小。相对电缆中间接头、终端头这两个位置来说，电缆本体、电场分布二者与之对比，其复杂指数会较高，电场的密集度也会高，存在严重的等位面弯曲现，如不能在有效的时间里将其处理妥善，在适合的条件下，会出现闪络，对电缆、电缆附件的绝缘介质造成严重的损伤。

2、绝缘材料的老化特性

2.1 绝缘的热老化

通常情况下，电缆本体是长时间在高温的状态下运行的，而接头、终端二者也亦如此。但这两种现象也存在一定的区别，运行过程中的电缆里，热源通常只有两个，一个是导体借助电流所形成的损耗进一步转化为热能；另一个则是通过绝缘材料在电压影响的条件下所形成的损耗也进一步转化为热能[2]。与此同时，电缆附件里还存在有一个热源，即位于导体连接位置的接触电阻，当电流经过时，也会造成损耗，从而产生热能。特别是电缆接头，导体连接的稳定性不好，运行一定的时长后，就会因为热量过高而发生击穿。

热场与热阻、热源均存在一定的联系。热阻的数值越高，其越是不能顺利散热，温度就会升高。从这一观点来分析，对电缆本体，电缆附件相对较差。对接头来说，由于成型条件不理想，且电场出现畸变，所以，绝缘厚度较电缆本体大。此外，为实现密封及保护机械，须增加多层防护层于接头外部，以此让电缆热阻低于总热阻。由此可知，在对异常情况实施处理时，对比电缆本体，接头绝缘热老化程度较深。

2.2 绝缘的电老化

对比电缆本体的电场分布，电缆接头、电缆终端中的电场分布却要更加地复杂。在电缆绝缘中，轴向电位、纵向电位分布大致是均匀的，但是径向的电位分布却不是很均匀，而电缆附件中则不是如此，轴、纵、径三个方向的电位分布均不均匀，并且还形成了轴向电场。相对接头来说，由于内外两个电极的结构产生巨大的改变而致使的。户内终端与户外终端，二者的复杂指数更高，因导电线芯位于外部，终端绝缘外就存在有了电位，并且分布很混乱。

借此可知，对比，电缆的电场分布，电缆附件会相对复杂，并且局部位置的电场强度也相对较高，如果处理不合理，则会导致绝缘闪络、击穿的发生。在高压电工设备中，电场分布、介质不均匀，尤其是有气体存在固、液体材料上或内部，将会增大局部放电的概率。放电现象所形成的带电质点则会以直接的方式对绝缘材料進行轰击，使之分解；于放电位置能出现高温现象，导致材料出现碳化、热裂解；放电现象的发生会有较大的机率出现各种不同的新型生成物，如，臭氧等；放电会产生各式各样的声波与射线，能极大损坏到材料。这些现象的存在均会导致绝缘材料进一步老化。

2.3 其他老化因素

在不同的场合下，绝缘材料需要承受多种机械应力的影响，其中包括有振动的、恒定的自己热胀冷缩循环的。而这几种应力的存在均会发生疲劳破坏、或蠕变破坏。如果将绝缘材料直接拿到户外进行日光照射，在紫外线的影响下也会出现老化选项。在X射线，核反应堆这两个装置的辐射影响，也会导致绝缘材料出现老化[3]。绝缘材料在受潮天气，会导致电导提升，增大损耗量。水还会对大量的物质进行溶解，进一步加快致使老化发生的各类不同的化学反应。酸、臭氧等物质也会致使老化现象的发生。针对聚乙烯等此类绝缘材料来说，因水分的存在，使得其处于地状态的电场强度下也会出现树枝情况。同时，绝缘材料在温热带地区也会遭到不同中微生物的损害，也就是微生物老化[4]。

对比电缆的成型环境，电缆附件相对较长，电缆是通过工厂内的机器制造而成的，而电缆附件则是借助相关工作人员通过现场手工操制成的，其环境条件是存在较大的差异的，故，其在质量控制方面，相对于工厂中借助机器制成的电缆会比较差。

结语：

总而言之，不管电场分布，还是热场分布；成型中，还是成型的环境条件，对比电缆本体，电缆附件是相对比较差额，因此，其在运行过程中发生的故障机率更高也是理所当然的。

绝缘材料在贮存、应用过程中，其性能会因为时间的流逝出现无法可逆的劣化，进而导致其较多的老化因素出现，将环境因素给予绝缘材料带来的影响排除，绝缘材料出现的老化现象的影响因素主要包括有热老化、电老化以及机械老化等。

参考文献：

[1]卢斌先，周娜，石雨鑫.航天器用55号电线电缆的老化状态评估[J].高电压技术，2016，42（13）：953-959.

[2]刘敏，王志强，王宁会，等.船用低压电力电缆绝缘材料老化状态研究与寿命评估[J].绝缘材料，2017（12）：48-53.

[3]高源.交联聚乙烯电力电缆树枝老化诊断方法的分析[J].科技创新与应用，2018（8）：82-83.

[4]姜春莹，刘宇.直埋敷设电力电缆绝缘老化的微观研究[J].青海电力，2017（3）：33-37.

作者简介：

雷超，国网浙江桐庐县供电有限公司，浙江桐庐。