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XLPE防水电缆简介 交联聚乙烯（XLPE）绝缘电力电缆，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、不受落差限制等优点，在电力系统中已经得到广泛的应用。但是XLPE电缆在敷设和运行期间，当机械应力或外力造成电缆护套及绝缘损伤或接头损坏时，潮气或水分会沿着线缆纵向和径向间隙浸入，致使XLPE电力电缆绝缘在运行电压下生成水树枝的概率迅速上升[1]。水树枝生长到一定长度即会在水树枝尖端引发永久性电树枝缺陷，并在较短时间导致电缆绝缘击穿，造成停电事故。因此，电缆防水技术对于保证XLPE电缆的可靠性与寿命都具有非常重要的意义。 1 水分对电缆的损害 一般而言，水分浸入电缆后主要影响电缆的导体和绝缘。导体正常运行时处于一种热稳定状态，导体温度基本维持在60℃以上，如果有水分浸入就会导致导体氧化，增加导体单线间的接触电阻从而增加电缆缆芯电阻，导致电缆线损增加[2]。就绝缘而言，虽然聚乙烯是极难溶于水的非极性疏水物质，但又是一种由结晶相和无定形相组成的半结晶高聚物。结晶相结构紧凑，晶界缺陷弱，无定形相中的分子排列疏松，分子间存在较大的间隙。在结晶相与无定形相界面还会产生微孔聚集。水分子是极性分子，在交变电场的作用下，水分子偶极不断来回翻转，扩散力及电场力的共同作用使水分子通过无定形相的空隙和晶相的晶界缺陷处渗透到绝缘材料中。XLPE分子结构中也存在同样的问题，同时XLPE中有较多的交联副产物充当杂质，因而XLPE在交变电场下也有较大的吸水率[3]。交联聚乙烯和聚乙烯绝缘吸水后，在电场的作用形成水树枝，绝缘晶相与无定形相界面成为水树枝优先发展的通道。水树枝的产生将会造成绝缘介质损耗增加，同时降低绝缘电阻及绝缘击穿电压，加快老化速度，缩短电缆的使用寿命。更为严重的是，水树枝在电场作用下或经过长时间氧化、转化，最终不仅会在水树枝尖端生成电树枝，自身有也可能转变为电树枝，众所周知，电树枝腔体存在不断扩张的局部放电，会导致电缆绝缘在短期内被击穿，严重影响电缆的使用可靠性 [1]。 早期防止电缆绝缘中产生水树枝，主要是考虑对XLPE进行改性，采用添加电压稳定剂及其它的添加剂来抑制水树枝的产生，此举有一定的效果但没有从根本上解决问题。防止水分和潮气进入XLPE绝缘电力电缆，才是阻止绝缘中产生水树枝的根本途径[2]。 鉴于XLPE电缆进水、受潮后对电缆运行可靠性与寿命的影响，国内外已经开发出不少电缆阻水技术[4-14]。这些阻水技术大体上可以分类如下：①按所采用的阻水材料，可以分为主动阻水技术和被动阻水技术；②按采用的阻水机理，可以分为纵向阻水技术和径向阻水技术。国外对阻水电缆结构开发研究较早[4-6]，近年来国内在阻水电缆工业化生产方面有了较大发展，已有一批专利问世。本文主要根据近年来国内公开专利阻水电缆结构进行归纳和分析。 2 阻水材料 为了防止电缆受潮，工程上先后采用过多种阻水材料。这些材料按其阻水特点可以分为两类，主动阻水和被动阻水。主动阻水是利用主动阻水材料的吸水膨胀性，在护层破损或接头损坏时，阻水材料迅速吸水分（气）膨胀，阻断水流入电缆的通道，使水分（气）被限制在很小的一段范围内，该类阻水材料包括吸水膨胀油膏、阻水带、阻水粉、阻水纱、阻水绳等。被动阻水是利用被动阻水材料的疏水性，在护层破损点处直接将水分（气）阻住，不让其进入电缆内，被动阻水材料包括石油填充膏、热熔胶、热膨胀油膏等； 2.1 被动阻水材料 向电缆中填充被动阻水材料石油膏，是早期的电力电缆阻水的主要措施。这种方法能直接把水分阻止在电缆的外面，有较好的阻水效果，但是填充石油膏有如下的缺点： （1）大大增加了电缆的重量； （2）电缆填充石油膏以后造成电缆缆芯导电性能下降； （3）石油膏对电缆接头污染严重且清洗困难，造成电缆接头施工困难； （4）如果填充不完全或存在气隙则阻水效果大打折扣，且完全填充工艺不容易控制； （5）有些阻水膏在常温下固化后，将电缆中各元件紧密地结合在一起，形成一个实心整体，以实现阻水效果。但电缆经受了反复曲绕后，电缆的芯线间及屏蔽层内外表面就会发生相对位移，产生微小缝隙。 目前，阻水电缆已经基本不采用被动阻水材料，而是采用阻水性能更加优良的主动阻水材料。 2.2 主动阻水材料 鉴于被动阻水材料的种种缺陷，工程上逐渐开发出超强吸水膨胀的主动阻水材料。主动阻水材料的基本特点是强吸水性和高膨胀率，它能够强力吸水、迅速膨胀，形成凝胶状物质阻断渗水通道，从而保障电缆绝缘安全。 超强吸水膨胀的主动阻水材料是吸水能力特别强的物质，它的吸水量为自身的几十倍乃至几千倍。日本的昭和电工、美国National Starch AntoChemistry等公司利用溶性的聚丙烯酸采用不同的交联方法制成超强吸水剂，吸水能力达800~1000 g/