交联聚乙烯绝缘电缆防水的必要性与措施

于恒

摘要：当潮气或水分浸入到交联聚乙烯绝缘电缆内部，交联聚乙烯极易在电场作用下产生“水树枝”现象，而“水树枝”生长到一定程度即会引发永久性“电树枝”缺陷，使交联聚乙烯的绝缘性能降低，最终造成电缆绝缘被击穿，导致停电事故甚至火灾。因此，为了提高交联聚乙烯绝缘电缆的可靠性、安全性、使用寿命，本文对交联聚乙烯绝缘电缆防水的必要性与措施进行了探讨[1]。

关键词：交联聚乙烯绝缘电缆;防水措施;受潮原因;受潮危害

引言

近年來，交联聚乙烯电缆逐渐推广，替代了过去的油浸纸绝缘电缆。交联聚乙烯电缆受水汽侵蚀，电缆受潮，不仅不能达到额定使用寿命，还会给电力系统的安全运行埋下隐患。为此，本文探讨电缆受潮的危害及原因，并在总结前人经验的基础上提出了防止电缆受潮的处理方法[2]。

1.电缆受潮或进水的原因

电缆受潮主要有电缆本身内部原因及电缆敷设施工方法不当这一外部等方面的原因，具体如下。

1.1导致交联聚乙烯电缆受潮或进水的内部原因分析

交联聚乙烯电缆是一种高分子聚合物，它是由乙烯分子为单体，在一定的化学反应条件及催化剂的催化作用下，通过聚合作用形成的高分子聚合物。因为交联聚乙烯电缆的主要成分是聚乙烯分子，其分析在水体中是非常难溶的，而且聚乙烯分析的结构是长链线型结构，是属于结晶聚合物，所以当电缆中的聚乙烯分析处于正常排列的情况下，电缆中内部的结晶部分和无定型部分会处于一种共存的状态，所以此时电缆内部的晶体分子之间的排列是非常紧密的。然而对于无定型分子而言，微粒之间的排布十分松散，分子与分子之间存在很大的间隙，这使得水分子很容易侵入到无定型分子之间的间隙之中。对于经过乙烯加聚反应得到的交联聚乙烯电缆而言，其分子微粒之间还存在一定的杂质与交联副产物。这样一来，如果将交联聚乙烯电缆置于潮湿的外部环境下，潮气和水分就会浸入到电缆缆芯和护套中，此时一旦向交联聚乙烯电缆中通入交流电压，在缆芯内电场的作用下，附着在交联电缆缆芯和护套上的水分子就会形成带杂质的污点并导致电缆缆芯发生电化学腐蚀。另外，交联电缆内部杂质的存在会导致其电阻阻值增大，电缆运行发热量会增加，这进一步加剧了交联电缆的腐蚀老化[3]。

1.2导致交联聚乙烯电缆受潮或进水的外部原因分析

（1）由于材料及制造工艺等原因，交联聚乙烯电缆绝缘内部难免会产生微孔、存在杂质或其他缺陷，尤其是微孔将会增大电缆的吸水性。

（2）出厂时，电缆端部均处于密封套密封状态。经施工使用一部分后，余下部分通常仅用塑料布简单包扎断口，且露天摆放，难免会有水汽侵入电缆。

（3）完成敷设的电缆未及时制作电缆端头。若环境湿度较大，未处理的电缆头直接暴露在空气中，水分极易侵入电缆。

（4）制作电缆头，如终端头、中间接头时，电缆头可能由于工作人员疏忽落入现场积水中。

（5）正常运行的电缆可能因施工等原因造成绝缘损坏。近年来，由于市政改造，电缆被大型施工机械损坏的新闻报道屡见不鲜，若不及时处理，电缆很容易进水[2]。

2.交联聚乙烯电缆受潮浸水作用机理及其带来的危害

外部环境的水份侵入交联聚乙烯电缆绝缘后，在强电场作用下将产生一系列理化作用，使绝缘体沿电场方向形成“水树”。经强电场作用，水树枝的尖端会不断向绝缘材料内部蔓延，直至贯穿整个绝缘，最终使交联聚乙烯电缆绝缘击穿[4]。实验证明，若运行环境的湿度达到65%以上，交联聚乙烯电缆绝缘材料就有可能形成水树，且随着相对温度的提高，水树的数量会逐渐增加。

除了使绝缘材料受损，电缆受潮还会腐蚀其屏蔽铜带。交联聚乙烯电缆均设有金属屏蔽层，国产电缆一般由1层或2层退火铜带螺旋绕包而成，主要作用是屏蔽电场，流通不平衡电流或故障电流，防止轴向表面放电及防雷。一旦金属屏蔽层被潮气侵蚀，铜带叠压处的接触电阻会显著增加，沿导流体轴向流通的电流只能绕铜带螺旋流动。此时屏蔽铜带可等效于电感线圈，大大增加电缆的电感，在雷电或操作过电压作用下，屏蔽层上会形成极大感应电压，对电缆造成伤害。

此外，水分中通常含有腐蚀性物质，对电缆芯线及电缆连接处产生的危害更大[4]。

3.电缆防水的必要性

在国内的南方地区和富水区域， 中低压电力电缆地下敷设时， 无论采用哪一种敷设方式， 电缆的某几处可能短期或长期浸泡在水中。

电缆敷设是一个费时费力的过程， 如果施工时不小心或不注意， 造成电缆护套被刮破或拉脱， 又没有及时发现有损坏的部位， 而将电缆穿入电缆沟中， 这样， 电缆损伤的部分有可能会浸泡在水中， 其后果不堪设想。水直接进入护套和钢带， 对于无铠装设计的中低压电缆而言， 水将直接侵蚀绝缘层;有铠装设计的中压电缆在铠装内有一层挤包内衬层， 内衬层还可以起到一定的防水作用。然而， 目前国内大部分厂家生产的有铠装的低压电缆的生产工艺为绕包内衬层， 这就使得水同样会直接侵蚀绝缘层。因此， 中低压电力电缆采用防水结构显得尤为重要[5]。

结束语

随着时代的发展，用户对电缆使用性能的要求也越来越高。潮气或水分的侵入对交联聚乙烯绝缘电缆使用寿命产生了较大的影响，这使交联聚乙烯绝缘电缆的防水问题引起广泛关注。为了确保交联聚乙烯绝缘电缆的使用寿命，必须对其采用必要的径向阻水和纵向阻水措施。与此同时，在电缆敷设前，应沿电缆敷设线路将沟、槽、隧道、电缆井等处的积水排除干净，从而尽可能地降低水分侵入电缆的概率。

参考文献：

[1]董兆林，水利飞，王社峰，叶常青.交联聚乙烯绝缘电缆防水的必要性及其措施[J].光纤与电缆及其应用技术，2017（01）：43-44.

[2]刘杰，成健.交联聚乙烯电缆防水防潮技术研究综述[J].通信电源技术，2019，36（07）：209-210.

[3]尤占山，胡超强，许翠珊，邹科敏，冯家杰.交联聚乙烯绝缘电缆防水的必要性与措施[J].粘接，2019，40（12）：136-139.

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