淺談水分對電纜的損害

 水分對電纜的損害

一般而言，水分浸入電纜后主要影響電纜的導體和絕緣。導體正常運行時處于一種熱穩定狀態，導體溫度基本維持在60℃以上，如果有水分浸入就會導致導體氧化，增加導體單線間的接觸電阻從而增加電纜纜芯電阻，導致電纜線損增加[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，但又是一種由結晶相和無定形相組成的半結晶高聚物。結晶相結構緊湊，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。在結晶相與無定形相界面還會產生微孔聚集。水分子是極性分子，在交變電場的作用下，水分子偶極不斷來回翻轉，擴散力及電場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分子結構中也存在同樣的問題，同時XLPE中有較多的交聯副產物充當雜質，因而XLPE在交變電場下也有較大的吸水率[3]。交聯聚乙烯和聚乙烯絕緣吸水后，在電場的作用形成水樹枝，絕緣晶相與無定形相界面成為水樹枝優先發展的通道。水樹枝的產生將會造成絕緣介質損耗增加，同時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。更為嚴重的是，水樹枝在電場作用下或經過長時間氧化、轉化，zui終不僅會在水樹枝生成電樹枝，自身有也可能轉變為電樹枝，*，電樹枝腔體存在不斷擴張的局部放電，會導致電纜絕緣在短期內被擊穿，嚴重影響電纜的使用可靠性 [1]。

早期防止電纜絕緣中產生水樹枝，主要是考慮對XLPE進行改性，采用添加電壓穩定劑及其它的添加劑來抑制水樹枝的產生，此舉有一定的效果但沒有從根本上解決問題。防止水分和潮氣進入XLPE絕緣電力電纜，才是阻止絕緣中產生水樹枝的根本途徑[2]。

鑒于XLPE電纜進水、受潮后對電纜運行可靠性與壽命的影響，國內外已經開發出不少電纜阻水技術[4-14]。這些阻水技術大體上可以分類如下：①按所采用的阻水材料，可以分為主動阻水技術和被動阻水技術；②按采用的阻水機理，可以分為縱向阻水技術和徑向阻水技術。國外對阻水電纜結構開發研究較早[4-6]，近年來國內在阻水電纜工業化生產方面有了較大發展，已有一批問世。本文主要根據近年來國內公開阻水電纜結構進行歸納和分析。