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交联聚乙烯绝缘电力电缆防水层透湿性及工艺特性分析

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-08-03 7:44:27 * 浏览: 33
其透湿性与防水层的设计和加工特性密切相关。本文从防水层的透湿性和水树放电的起始机理及其结构设计出发,将电缆厂垂直层的结构与加工工艺相结合,对其结构进行了分析。从20世纪70年代到90年代初,交联聚乙烯电力电缆中的水树被要求,特别是在蝴蝶(BBT)水树的绝缘中掺入杂质,气隙和外来水分。电缆故障事故(1)(2)引起了国际电缆行业的高度关注。日本和中国做了大量的研究工作。简要介绍了防水层透湿性的理论分析以及防水层的设计和工艺特点。具有探索和跟踪优质交联电缆防水层结构,提高我国高压电缆运行特性的实践经验。 2.1水树生长与电缆浸入水中的相关性在20世纪70年代和80年代,人们发现XLPE是基于XLPE本身的物理和化学性质以及具有外部浸没环境的电缆。绝缘中的大或小,或多或少的毛皮水树。许多学者已经确定,外来水的侵入会导致XLPE绝缘材料中的微小杂质和孔隙导致蝴蝶水树。连接后,导电通道将断裂,电缆将被破坏。例如,日本Junjin钢铁厂安装710年后发生事故的早期报告,美国也反映了510年铺设后的问题,英国,法国和意大利也发生过类似情况(1G) 。根据日本住友电工的说法,XLPE电缆在设计要求下的寿命可达2030年,但发现在潮湿环境中铺设的电缆只有原来寿命的一半。这些是蝴蝶水树老化的结果。 。中国宝山钢铁厂因其在潮湿环境中运营已经铺设了34年。它已经过华东电力测试研究所的测试,发现电缆已经老化了水树的痕迹。早期研究证实,添加电缆添加剂以开发防水树木具有抑水作用。然而,树(3)(4)(5)的能力后来确定防止外来水的侵入是更重要的部分。因此,几年前,国际电工委员会建议额定电压为30150kV的挤压绝缘电缆应具有防水结构,甚至在日本500kV XLPE电缆中开发出防水层(6)。根据资料(6),近期XLPE电缆中水树的减少是基于制造技术的进步,电缆质量有所提高,但已发现500kV XLPE电缆中出现非常小的水树,如1040Pm蝴蝶水树。 (BTT)在具有防水层的电缆中获得。这是由于绝缘体中存在残留水分。然而,老化破坏试验的结果表明,带有防水层的XLPE电缆中水树的生长对击穿特性没有影响。同时,指出BTT水树是在XLPE电缆老化试验后获得的。如图所示,可以看出由铝屏蔽防水XLPE电缆引起的BTT水树的最大长度远小于一般屏蔽电缆的长度。这是因为金属 - 金属屏蔽的屏蔽金属分子间距不太可能允许水分子通过,并且PE,PVC,XLPE等的高分子间隔可以允许水分子通过。只要XLPE绝缘材料本身的含水量极小,并且在储存和操作过程中外来的水不能侵入XLPE绝缘材料,就不能诱导和生长水树。老化试验后,水树形成如下图:1为普通型,2为防水型2.2水树起始机制由waterproo的可行性决定f层结构。蝴蝶水树形成的三个过程有很多理论分析:(1)绝缘子中的外来水(2)水气源中水的聚集过程,如气隙和杂质,(3)过程水树的开始和饱和。因此,蝴蝶水树起始和生长的可能机制可概括如下:由于电场的作用,入侵的水蒸气在气隙中凝结,冷凝水的压力升高,水本身膨胀,造成气隙。壁的薄弱点破裂,然后冷凝水从气隙壁的裂缝中沿电场方向流出,导致XLPE聚合物链被切断,链被分解为极性基团(形成)链自由基),最后由于水和染色。该试剂粘附在极化部分上,在显微镜下观察到的断裂链中形成破水裂缝,该显微镜是泡罩树。它可以解释水迁移到蝴蝶水树的起始,生长和饱和以及气隙中的压力上升的过程。气隙壁XLPE的界面张力增加,水树膨胀,然后气隙中的水压降低,水的化学势重新平衡。水树生长饱和。电场引起的水蒸气凝结成液态水的理论分析可用Claplon-Claude方程表示:当场强E恒定,即dE = 0时,可以得到水的饱和蒸汽压降。与E2相关:(3),w改变△million =(S1-sg)饮料是气体常数,r是绝对温度,d是常数。通过热力学研究,已知XLPE中水的迁移和扩散与这些因素有关。第一个是化学势U,它是质量P的偏微分作为物体的自由能:它表示电场强度£,温度r功能设定,物料运动停止。 XLPE溶解到外部水中,电场下的化学势可以表示为w。 (2) - 无电场的化学热, - XLPE的介电常数。它是基于表面张力气隙内应力(Pa),两者都是气隙水中的电场强度,它是常数f = 8.85xl012F / m,P是水的密度(kg / m3,当温度是T)。从等式(3)可以看出,气隙中的压力增加,化学势升高,这有利于水射流。当压力下降时,化学势减弱,水树生长饱和,这是饱和特性。变形花的边缘和中间部分的相对伸长率可以用下式表示:纵向包装结构设计:MN--纵向管D的外径,B--铝的宽度,宽度a-one封面,模式长度(Y),K-纵横比。具体计算如下:介质:直角AMNO:该公式表示纵横比K与纵向卷装直径D和盖宽度a相对于伸长率5有关。为了消除皱褶,纵向必须控制弯曲以控制复合带的相对伸长率。速率和一般经验使得S 3.2纵向包覆成型台及其加工纵向包覆成型材料加工:长模具材料为0.60.8mm黄铜带材,并在400600℃下退火15分钟然后进行处理。宽度应比复合带宽宽1015mm。由于纵向包装的外径不同,因此需要制作一系列不同尺寸的纵向长模具,一端首先卷成重叠的圆形,另一端保持平直,中间部分是攻丝的。随着逐渐变化的“变形花”形状。在成型的基础上,复合带将向左右摆动和芯扭转等,并且带的张力增加,线的距离增加,膜的过渡极限发生变化并且压力辊的位置稳定以稳定纵缝的位置。结。考虑到电力电缆运行时的热膨胀系数,在防水层和铜质屏蔽层之间加入一层弹性好的无纺布,起到缓和作用,无纺布弹性垫带水分吸收能力该层在无纺布纤维中均匀喷涂干燥剂,使得待填充区域产生相对湿度低的空间,这对于抑制水树具有一定的优势。热水和温水部分逐渐冷却。挤出机的温度分布与普通XLPE电力电缆的温度分布相同。冷却水箱4防水层结构经济分析防水结构工艺布置与普通XLPE电力电缆组装线基本相同,只要增加一套立式包装设备即可。当铜带被屏蔽时,弹性热膨胀缓冲层完成,不需要额外的设备。因此,成本将增加约7.5%,但防水性能将大大提高。下面的表2显示了具有防水层结构的1km单芯6kV 95mm2铝芯XLPE电缆的成本比较。表2:覆盖层主要部分的收益部分,Lin Xi,Xi Xi,mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm是否复合胶带之间的粘合外护套很完美。如表3所示,粘合密封界面的保护层远远超过没有粘合剂覆盖的防潮能力。水分渗透性1 - 无粘合护套2 - 粘合护套表3覆盖层粘合状态防水层相对透湿性无粘合剂粘合剂层共聚物粘合剂层和密封界面测量系统显示:将样品连接到测量系统,首先测量气体本身的含水量(ppm),量为A,然后测量微量水(测量时的水分) (B),B和A之间的差异,即电缆护套的透湿性,结果如表4所示。表4气体含水量(ppm)痕量水分读数(ppm)样品水分渗透率(ppm)通过实验表明:透湿性与纵向热封工艺和挤出工艺有关,AL / PE复合带也是如此f质量也很重要。试验结果表明,样品的透湿性非常低(为了确保防水性能,AL / PE带的剥离性能和挤出后夹套之间的剥离力是必要的。该测试在ENSTRONG拉伸机上进行,结果见表5和表6.复合带厚度(y剥离强度(kg / 15mm)表6测试项目厚度(y剥离强度(kg / 25mm)PE和AL粘合剂胶带PE和PE粘合复合胶带和力上述电缆护套之间的测试结果表明复合胶带具有相当大的剥离强度,并且这种层间粘合是抵抗电缆水分侵入所必需的。根据要求,纵向复合带的重叠部分面向弯曲方向。电缆直径为20(D + d)的测试轴在两个方向上弯曲180°,然后根据电缆的轴线旋转90°然后弯曲。没有观察到裂缝。这表明复合复合层使复合材料带与聚乙烯护套结合在一起,以提高电缆的弯曲性能。 5.4根据电缆的基本性能要求,在防水层上进行导体电阻测试。桥接试验后,导体电阻为0.305Q / km,表明有所增加。防水层不会影响电缆的导电性。 5.5根据电缆的基本性能,在导体和屏蔽层之间施加15kV和5分钟的电压测试电压,样品通过一次。 6.1防水护套有效减少水分渗入XLPE绝缘层,提高防水树的特性,并确认他的生长机制和水树实验。 6.2防水层加工的关键是长模纵向封装工艺,长模模型必须合理设计。通过仔细处理获得。 6.3防水层的透湿性取决于粘合复合护套本身的粘合和与外护套粘合的完美。 6.4开发的产品尚未进一步细化和深化,并且篼电压和大截面以及多用途方向扩展开辟了新的电力电缆产品。