论文鉴赏｜中压单芯交联电缆护套易松弛问题

摘要：交联聚乙烯绝缘电缆在制造过程中，绝缘线芯放置时间不够，绝缘线芯里面气体未充分释放出来，就直接进行下道工序会引起电缆外护套松弛问题。本文针对中压单芯交联聚乙烯绝缘电缆易出现这种情况的原因进行了分析，并提出解决的措施。

关键词：交联聚乙烯绝缘电力电缆，护套松弛

Abstract: During the manufacturing of XLPE insulated cable, if the depositing time is not enough, gases won’t be completely released, this will cause the sheath looseness in the next processing. This article will analyze the reason of familiar sheath looseness for single core XLPE insulated middle voltage cable, and propose the solution.

Key words: XLPE insulated power cable, Sheath looseness

0.引言

交联聚乙烯绝缘中压电力电缆，因其良好的电气、机械物理性能，且生产工艺简单，结构轻便、传输容量大，安装敷设及维护保养方便等优点，在电力系统中得到了广泛应用。单芯电缆在生产制造过程中绝缘工序和后续工序间隔时间控制不当，会给合格的成品电缆造成潜在质量问题。

1.出现的问题

成品单芯电缆在存放或者敷设一段时间后，会出现轻度的外护套与线芯松动的情况，严重的会使电缆护套开裂。调查发现电缆护套和绝缘线芯之间充满了大量气体，电缆外径也有所增加。用手触摸有柔软中空的感觉，将护套切开一小口，有大量的气体喷出。并且可用明火点燃。对于中压单芯交联电缆随着绝缘厚度、电缆长度增加，护套内充气现象会越是严重。在询问多家电缆公司得知普遍存在此种现象。这种情况给施工带来不便，以及最终影响电缆的使用寿命，并且带来安全隐患。由此可见，电缆绝缘线芯中可燃性挥发物是造成电缆质量不稳定以及影响产品使用的主要原因。

2.原因分析

2.1 原因推理

2.1.1原因排除：

1.对绝缘线芯及成品电缆都进行局部放电试验、耐压试验。局放量在5PC个左右、耐压试验通过，说明绝缘线芯没有质量缺陷；

2.假设在内外护套层挤出过程中可能有气泡产生，但产生的气泡的气体全部释放出来也不至于产生很大的压力，以至于把缆芯和护套完全分离；

3.挤出内外护套时即使有气体产生，但量很少，并且大都扩散到空气中；

4.金属材料、绕包材料不可能分解出其他副产物。

2.1.2可能原因：

在电缆交联绝缘材料中添加有交联剂过氧化物DCP（过氧化二异丙苯）。交联剂DCP在分解过程中产生大量的可燃的CH4气体。成品电缆的气体可能是由于其交联过的绝缘线芯还在发生交联反应所致。

2.2原理分析

化学交联是在聚乙烯中加入化学交联剂，常用的是加入过氧化物，最常用的是过氧化二异丙苯（DCP）其交联反应如下：

（1）DCP分解成游离基

（2）聚乙烯与DCP反应，产生聚乙烯自由基和枯基醇

（3）带有活性基聚乙烯分子之间交联

（4）枯基醇不稳定，在高温下分解

由此可以看出可燃性CH4气体占整个交联过程中分解的2%副产品中的12%，又因绝缘材料在电缆中占有相当大的比例。所以可以确定缆芯和护套之间的气体为CH4.

3.试验分析

用何种方法才能基本清除这些副产物。我们做了如下试验

3.1自然放置条件下的自行分解

我们将绝缘线芯放入烘箱内，以冬/夏季节室内温度（10℃/35℃）做为模拟温度，然后每隔一天(24h)取出样品称重，将连续数天。目的将电缆绝缘线芯置于模拟温度条件下，以检测放置多长时间，可基本上使易挥发气体逸出。

试样的规格为

试样1：YJV-6/10kV 1×120 mm²

试样2：YJV-26/35kV 1×240mm²

试样尺寸与数量

试样1：长**mm×宽**mm×高**mm 数量 5

试样2：长**mm×宽**mm×高**mm 数量 5

质量损失率计算公式为：

其中

W₀—试验前试样重量；

W₁—试验后试样重量；

表1 绝缘材料在冬季温度（10℃）条件下的损失率

试样	试验时间	平均损失率 %
试样1	1天（24h）	0.22
试样2	1天（24h）	0.21
试样1	2天（48h）	0.17
试样2	2天（48h）	0.18
试样1	3天（72h）	0.15
试样2	3天（72h）	0.14
试样1	4天（96h）	0.12
试样2	4天（96h）	0.14
试样1	5天（120h）	0.08
试样2	5天（120h）	0.09
试样1	6天（144h）	0.06
试样2	6天（144h）	0.06
试样1	7天（168h）	0.05
试样2	7天（168h）	0.05

表2 绝缘材料在夏季温度（35℃）条件下的损失率

试样	试验时间	平均损失率 %
试样1	1天（24h）	0.43
试样2	1天（24h）	0.41
试样1	2天（48h）	0.32
试样2	2天（48h）	0.30
试样1	3天（72h）	0.28
试样2	3天（72h）	0.19
试样1	4天（96h）	0.07
试样2	4天（96h）	0.06
试样1	5天（120h）	0
试样2	5天（120h）	0
试样1	6天（144h）	0
试样2	6天（144h）	0
试样1	7天（168h）	0
试样2	7天（168h）	0

由试验可知：夏季情况下一般需要放置3~4天，交联后的副产物基本上完全挥发出来，冬季情况下一般需要放置5~7天时间，交联后的副产物基本上完全挥发出来。

3.2 电缆最高运行温度下的分解

对试样在自然条件下分解情况进行试验后，再对试样进行热历程试验。试验温度定为电缆最高运行温度（90℃），目的是让试样通过热历程(二次处理)，来鉴别电缆绝缘的副产物是否可达到基本上逸出，从而确定电缆在最高运行温度下也不会因挥发物带来安全隐患。

表3 绝缘材料在高温（90℃）条件下的损失率

试样	试验时间	平均损失率 %
试样1	1天（24h）	0.096
试样2	1天（24h）	0.085
试样1	2天（48h）	0.012
试样2	2天（48h）	0.010

由试验可知：热处理损失率为0.05%，因此可以认为绝缘线芯在自然条件下放置5~7天就可以让挥发物基本上完全逸出。

4.应对措施

4.1工序间时间间隔

绝缘线芯挤出后，要放置一段时间，让交联剂DCP在分解出的挥发物尽可能的完全溢出。一般夏季气温高，气体溢出速度快，需要放置3~4天，交联后的副产物基本上完全挥发出来；冬季气温低，气体溢出速度慢，需要放置5~7天，交联后的副产物基本上完全挥发出来。

4.2绝缘线芯处理

如遇到交货期急，可以采用提高绝缘线芯存放温度的办法，使绝缘内部气体充分溢出。把绝缘线芯放到在烘房里面温度在50℃~60℃，放置时间为1~3天。

4.3交货长度控制

单芯成品电缆长度越长对电缆护套的影响就越大，电缆内部气体不容易释放，聚集起来就会给护套很大冲击力，会给电缆护套造成质量隐患。交货长度的控制至关重要，按照每公里绝缘体积计算，以YJV 8.7/10kV 1×70每盘2200m为基准计算，计算出中压电缆在各个电压等级下、各个截面的建议交货长度详见表4

表4 单位m

	6/10	8.7/10	12/20	18/30	21/35	26/35
70	3126	2200	1695	1017	821	688
95	2824	2001	1550	940	762	641
120	2604	1854	1442	882	717	605
185	2404	1719	1342	827	675	571
240	2212	1588	1243	772	632	536
300	2004	1445	1136	711	585	498

备注:绝缘厚度控制标准各厂家略有不同，此计算时是按照标称厚度为基准进行计算。

4.4成品电缆封头处理

在电缆封帽做封头时注意，简单的方法是在普通封帽头上打个小孔，另外在打完孔的封帽上加盖一个打孔封帽使两个孔位置错开，也就方便气体从电缆两端封帽溢出也不会使电缆两头进水；或者做专业电缆封帽（譬如带气门芯封头帽），使气体能沿着封头溢出。

5.结论

中压单芯电缆生产过程中，严格控制绝缘挤出和分相屏蔽之间的时间间隔，不能为了交货期而放弃产品质量。交货期是企业生存之本，产品质量也是企业生存之本，这两个矛盾怎么能找到一个切入点是电缆制造企业以后要深思的一个问题。

End

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