110kV 交联聚乙烯 绝缘电缆去气研究.doc

110kV 交联聚乙烯绝缘电缆去气研究 摘 要：通过热失重法及气相色谱法分别研究电缆副产物含量及分布，结合实际生产状况对影响电缆去气时间的诸多因素进行了系统研究，为去气工艺的改进提供数据支持。 关键词：交联聚乙烯绝缘电缆；去气；热失重；气相色谱；甲烷 The Reserch Of Degassing about 110 kV XLPE Cable Feng Tao，Li Hao-hao，Dong Qi （Jiangsu Shangshang Cable Group，Jiangsu Liyang 213300，China） Abstract： Studied the content and distribution by-products of cable by thermogravimetry and gas chromato- graphy analysis, combined with actual production conditions, comprehensively researched the affecting factors of cable degassing time, provided data support for improved degassing process. Key Words： XLPE cable；degassing；Thermogravimetry；GC；Methane 1 引言 聚乙烯（PE）是一种通过乙烯气体聚合而制造的长链聚合物，由于其结构上的特征，聚乙烯工作温度不高，机械强度不足，限制了其在许多领域的应用。PE通过过氧化二异丙苯（DCP）交联，使长链分子发生链接，形成三维立体网状结构，转变成一种机械强度、电性能相似、工作温PE更高的材料——交联聚乙烯（XLPE）。然而在交联反应过程中产生的副产物一些易挥发、易燃的不稳定物质，如苯乙酮、枯基醇、甲烷和水等低沸点的小分子物质，是造成电缆绝缘性能不稳定以及影响产品使用性能的主要因素，因此对高压电缆来说，在交联结束后进行充分去气是十分必要的。去气是交联电缆生产中重要工序，但目前这方面的研究，电缆制造厂商对110kV电缆。因此，研究电缆去气存在的问题及其可能的解决办法就变的尤为重要了。 在开始本文之前，需要对所用的概念再明确一下。我们通常把去除交联反应副产物的过程叫做去气，尽管在此过程中把气体副产物（主要是甲烷）去除了，但这并不是去气的唯一效果。在去气过程中，所有的副产物都会发生再分布现象，固体状和蜡状副产物(苯乙酮和枯基醇)的数量也会降低，电缆内应力也会消除。因此，本文中使用 去气这一术语时，我们的意思是指所有交联副产物的减少和再分布，而不仅仅是指气态副产物的除[1]。 2 试验结果与讨论 2.1 试验1不同温度下110kV 800 mm2电缆绝缘线芯的热失重 取110kV常用规格电缆800mm2线芯9段，冲掉导体，两端用刨片机削切平整，将样品清理干净，减少测量误差，分别在65、70、75的老化箱中各放3段，每24小时用分析天平称重一次，并做好记录。 图1是不同温度下电缆线芯在每24小时的热失重。横坐标代表去气时间，纵坐标代表每100g电缆中气体的损失量。可以看出，经过168后曲线下降趋势平坦，但气体并没有溢出完全。 图1. 不同温度下电缆绝缘线芯各时间段的热失重 图2. 不同温度下电缆绝缘线芯总质量损失 从图1还可以看出，在三种温度下气体损失的最大值均是在前24小时，其中75气体损失最多，约0.365电缆，70和65质量损失分别为0.315%和0.242%。 图2是试样总质量损失，从图2可以看出，经历168小时后，6570℃、75℃总质量损失分别0.648%，0.799%和0.886%经过960小时后，70和75两条曲线基本平缓，说明试样质量基本不再变化，质量损失1.32%，而65的曲线斜率依然较大，由此来看，温度对电缆绝缘内副产物的影响显著。 2.2 试验2 不同温度下110kV 630 mm2电缆绝缘线芯的热失重 方法同试验1，取生产的630mm2电缆线芯9段，分别放在65、70、75的老化箱中各放3段，每隔24小时用分析天平称重一次，并做好记录，根据试验数据绘制去气曲线图如下。 图3. 不同温度下电缆绝缘线芯各时间段的热失重 图4. 不同温度下电缆绝缘线芯总质量损失 由上图可以看出，数据与试验1一致，试样在65、70、75的老化箱中经过168小时质量损失分别为0.629%、0.768%和0.875%，与800mm2线芯接近但略低于800mm2试样的质量损失。这800 mm2绝缘体积比630 mm2大，副产物自然会多一些，另一方面由于800 mm2电缆导体截面比630 mm2大而绝缘厚度比630 mm2略小，