电线电缆绝缘材料及护套材料的老化分析

于丽丽 王玉堂

摘要：电线电缆绝缘材料以及护套材料性能直接影响了电线电缆的质量问题、应用范围以及应用时间。文章便结合电线电缆绝缘材料及护套材料常出现的质量问题，特别是针对于电线电缆绝缘材料及护套材料的老化问题进行探讨与分析。

关键词：电线电缆;绝缘材料;护套材料;老化;质量

中图分类号：TQ171.79文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2019）07-0078-03

随着近几年时代的发展，电线电缆企业数量逐渐上升，企业之间产品同质化现象严重。因此，如果想要在提升质量的基础上有效地控制成本，合法的获得竞争的优势，有效的根据标准要求材料控制成本，降低废品率是目前最有效的手段。电线电缆在长期使用后，绝缘材料的绝缘性能便会由于各种各样的因素出现劣化，这种现象便是绝缘老化。而发生绝缘老化的原因的多样化的。在这多样化的中最常见的原因有三种，分别是热老化，机械老化和光老化。而护套材料的老化原因则是表现在电老化、热老化以及光老化。本文便从电线电缆的绝缘材料以及护套材料的重要性以及优缺点方面进行简要分析，并着重于材料的老化分析。

1 电线电缆绝缘材料及护套材料的重要性

在电线电缆企业的实际生产过程当中，由于电线电缆绝缘材料以及护套材料在整个材料的总成本不到20%，因此很多电线电缆企业往往都忽视了绝缘材料以及护套材料的重要性，那么质量也极其容易被忽视，从而便导致了在供应商的选择上，材料型号的选择以及检验标准方面存在着很大的漏洞。实际上，绝缘材料以及护套材料质量决定了电线电缆的绝缘性能，耐环境条件性能以及抗老化性能。因此，在电信电缆的产品检验标准中，70%的检验应在电线电缆绝缘材料以及护套材料的质量检验相关。而绝缘材料以及护套材料的质量不易控制。电线电缆绝缘材料以及护套材料的检验需要用专门的设备来进行，而样品的制备过程也相当复杂，而且部分的性能测试检验长达十天左右。因此，绝缘材料以及护套材料的质量问题不易控制。而实际上若是能够做好成品的检验以及供应商的管理工作后，绝缘材料以及护套材料的质量问题是可以得到有效的控制的。所以有效的提高绝缘材料以及护套材料的质量问题是提高电线电缆质量的重要基础。

2 电线电缆绝缘材料老化分析

在我国历年的火灾统计当中，电气火灾占据了大多数。而电信电缆绝缘体的老化便是电气火灾的最主要的原因。电气火灾的原因从表面上来看，大多数都是因为电器安装不当，违反操作规定或者是电器产品的质量达不到标准所引起的。把这众多问题总结出来便可归根到导线上，因为主要是导线的短路和漏电现象的出现所引起的火灾。那么保护导线的绝缘材料便是引起火灾的重要原因之一。因此，若能够强化电线电缆绝缘材料的质量问题便可有效地减少电气火灾的发生。

2.1绝缘材料需要经受的考验

在电线电缆传导电流主要是铜蕊线，起隔垫作用的主要是包在电线电缆外的绝缘材料。绝缘材料的作用便是将两个带电体或是将带电体与导电的物体以及地面隔开，包裹住带电部位，防止被人体接触发生触电意外。因此，绝缘材料一方面传导电流方向，防止了电流的外泄，另一方面则是对金属带电体起到了保护作用。因此在电出现之后，首先便是要寻找不导电的绝缘材料。在电线电缆当中，绝缘材料含长时间连续性的进行散热冷却来支撑和固定电线电缆的正常运作。在电线电缆的制造过程当中，绝缘材料便是第一道考验。由于一些客观上的因素，例如电工安装电线电缆的过程当中进行粗暴的对待，胡乱的拉扯，挤压，便可造成电线电缆的绝缘材料的磨损。这边要求电线电缆的绝缘材料具有较强的抗扭拉抗磨损能力。

电信电缆的绝缘材料需要长时间的应用。因此，绝缘材料需要具有长时间承受电流的能力。电线电缆长期曝光在空气当中，需要经受四季以及天气的腐蚀，所以，电线电缆的绝缘材料需要具有抗腐蚀的能力。绝缘材料老化的原因也包括热电磁场，光线长期的照射，机械力以及氧化反应等众多的因素，这些因素都会使电线电缆的绝缘材料日渐老化。老化后的绝缘材料不能够抵抗电磁场，也不能有效地阻断电流。因此便容易造成短路和漏电现象。而在现实生活中由于很多人不懂或是不重视电线电缆的绝缘材料的保护，长时间超负荷的运用电线电缆便直接导致加速了电线电缆绝缘材料的老化进度。所以为保证电线电缆的质量问题以及安全性，研究绝缘检查以及诊断技术是非常重要的。

2.2絕缘材料的热老化

绝缘材料的化学结构长期在热的环境作用下而产生变化，使节原材料的绝缘性能有所降低现象是热老化。电线电缆的热老化产生的原因就是绝缘材料长期在高热的温度下自身产生了化学变化。通常温度越高，其化学反应便越快。长期高温下，绝缘材料的高分子会发生热降解。热老化是绝缘材料由于长期高温发生了劣化，绝缘材料的使用时长也会缩短。但最显著的变化是材料的拉伸方面的机械性特征。一般温度较为稳定地区对于绝缘材料的热老化现象不太明显。相对于一般地区，炎热地区的温度对于绝缘材料的作用大些，但这并不是主要的因素。热老化的现象产生主要是电线电缆自身产生的较大热量所导致的。通常是局部放电漏电的现象导致的温度上升。实际情况中，绝缘材料老化最主要的还是氧化反应，为了防止氧化反应的发生，必须采用抗氧化剂来防止。通过大量的实验以及现实运用证明，绝缘材料的热老化与环境温度是绝对相关的。

2.3绝缘材料的机械老化

绝缘材料在运行，安装制作以及运行的过程当中受到机械力的作用发生的变化是机械老化。电线电缆的绝缘材料会因为外界的机械力产生缺陷变化，这些缺陷会伴随着时间的流逝以及机械力的大小而进一步的恶化，直到破坏绝缘材料出现漏电的现象。因此，绝缘材料的机械老化因为产生机制也被称为电击穿。

2.4绝缘材料的电老化

电线电缆在运作过程当中，会长期处在通电状态，绝缘材料因为高强度的电流发生的老化现象便是电老化。电老化的产生机制是复杂的，不仅是绝缘材料被电流击穿后产生的物理变化，其中还发生了化学变化。

电老化的绝缘击穿分为两种。首先是经过电线电缆的电流过于强大，电流强度不在绝缘材料的承受范围之内，导致绝缘材料被强大的电流击穿，这种现象称为电击穿。其次便是电流在绝缘材料的承受范围之内，可是微电流集中在一处，导致集中住温度上升，从而导致绝缘材料被击穿。这种现象也被称为热击穿。

3 绝缘老化的树枝结构

3.1电树枝

根据绝缘材料被高压电击穿的研究得知，强大的电流击穿绝缘材料后便形成了类似于树枝样的痕迹，因此被称这一现象为树枝。电流击穿绝缘材料的过程被称为树枝形成。由于绝缘材料是被强大电流击穿形成的树枝，便称这一现象为电树枝。电树枝的产生理论有多种原因，但目前并没有准确的直接原因。电树枝形成后会不断地发展，这也是引起绝缘材料局部放电的原因之一。

3.2水树枝

水树枝是电线电缆浸水后再施加电压与不浸水施加电压的对比所得出的水树枝现象。浸水后施加电压其绝缘介质相对较低。对这一浸水实验的详细观察发现了和电树枝相似结构的存在，由于这一实验与浸水有关，这种被发现的树枝便被成为水树枝。虽然水树枝与电树枝都是由低强度的电压长时间形成的，但是这种树枝与电树枝是存在区别的。水树枝在干燥情况下不易被观察，因此只有在浸水后才可呈白色显现出来。水树枝的产生最基本的三个条件：水，起点与电场。这最基本的三个条件为防止水树枝的产生提供了指导。首先便是要尽量避免电线电缆和水的接触。与水的接触不能完全防止，其次便要做到清除绝缘材料中的杂质或者是凸起等作为起点的物质。这是目前防止水树枝产生的最有效的方法。

3.3化学树枝

在电线电缆的绝缘物质当中发现的结构中还有化学树枝。化学树枝的产生主要是硫化物穿透绝缘材料与铜相遇形成了硫化铜，二硫化铜渗入到了电线电缆的缺陷部位，形成了树枝状的结晶。化学树枝以红褐色或是黑色的颜色呈现，即使是在无电场的情况下也可发生。

4 电线电缆护套材料的老化

电线电缆在生产和使用的过程当中经常会遇到护套开裂的现象，这种现象的产生，不仅给用户以及企业带来巨大的损失，还有可能对人身安全造成威胁。

4.1电线电缆护套材料的开裂现象

电信电缆绝缘护套材料采用的是高分子聚合物。高分子主要是依靠强大的化学键来保持相互的固定位置。一旦化学键受到外界的损伤或者是老化破坏，主要是氧化反应，那么聚合链就会大量的断裂，最终使护套材料开裂。

4.2电线电缆护套材料的开裂类型

电线电缆护套材料的开裂类型主要分为三种。一是机械性损伤开裂;机械性损伤开裂主要是分为外部损伤和内部缺陷。外部损伤主要是由于外力作用所导致的碰伤，刮伤，加工时的切傷等。而内部缺陷在使用过程当中经过电流作用进一步的恶化。二是电线电缆护套材料的化学开裂;化学性的开裂其原理主要是腐蚀性的化学物质与高分子材料产生了化学反应，从而造成了化学键高分子膨胀，在护套材料的整体结构上呈现开裂现象。

最后一种便是老化开裂。电线电缆护套材料的老化开裂又分为电老化、热老化、光老化。老化开裂的主要原理便是光、电、热对高分子进行长期的侵扰，从而导致高分子内部产生了氧化反应，导致了高分子化学键的断裂，分子降解，从而导致整体结构上呈开裂现象。

5 结语

电线电缆在运行的过程当中会由于各种各样的原因而突发故障，这种现象为电力系统的安全性带来影响。电线电缆的故障通常是由于各种原因导致绝缘材料及护套老化最终导致绝缘击穿。电线电缆绝缘材料及护套材料老化原因是各方面因素综合造成的。文章便是分析电线电缆绝缘材料及护套材料的老化类型，根据这些老化类型，在实际情况中若出现，便可根据产生原因及因素采取相应处理。