摘要：阻水型電力電纜作為電線(xiàn)電纜行業(yè)的一個(gè)新品種，正隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展、技術(shù)的成熟而得到推廣應用。該文就阻水電力電纜結構設計和阻水材料提出一些看法。

　　關(guān)鍵詞：阻水型電力電纜；結構；選材；工藝特性；改進(jìn)

　　第一章   引言

　　隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟的快速增長(cháng)，特別是農村及城市電網(wǎng)建設改選步伐的加快和各地房地產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國的電力事業(yè)得到了快速發(fā)展，從而推動(dòng)了為電力工業(yè)相配套的電工行業(yè)，尤其是電線(xiàn)電纜行業(yè)的發(fā)展，電線(xiàn)電纜的品種發(fā)展呈現出多樣化的趨勢。電線(xiàn)電纜已經(jīng)從單純的電力傳輸向多功能化發(fā)展，即根據不同用途分別被附加了一些新的特性。例如：阻燃電纜，耐火電纜，低鹵，低煙電纜，無(wú)鹵低煙電纜等等。對電力電纜的阻水要求也是近幾年才發(fā)展起來(lái)的，以前對阻水的要求主要限于海底電纜，超高壓電纜和通信電纜的應用上。隨著(zhù)對絕緣吸水和水樹(shù)的研究及認識的加深，人們越來(lái)越意識到防水性能對中高壓電力電纜的重要性。在地下水位較高或常年多雨地區（比如我國長(cháng)江以南地區）。越來(lái)越多的用戶(hù)對電纜提出了防水的要求。電力電纜大多采用直埋敷設方式，所以電纜承受來(lái)自于土壤壓力和由于人為因素而受到外力損傷的可能性很大。

　　從敷設形式看，國外大多采用機械保護和防水為目的的金屬保護套，或者采用包覆薄金屬帶等防水層的電纜。但是這種電纜，一旦受到損傷，水便從損傷處侵入電纜內部，進(jìn)而滲入到電纜內部的間隙（導體絞線(xiàn)間，擠包外半導電層，屏蔽層或金屬護套之間等）。沿著(zhù)電纜縱向擴展，從而導致大長(cháng)度電纜無(wú)法使用。當直埋電纜發(fā)生故障時(shí)，通常在事故發(fā)生點(diǎn)處要換一段新的電纜，使線(xiàn)路恢復運行，因此水一旦浸入電纜內部時(shí)，其滲水距離應越短越好，為了阻止浸水后的滲水，一般采用間隙部分繞包吸水性膨脹材料的方法，一旦浸入水便于堵住間隙。

　　1.1 水分對電纜的危害

　　要確定阻水電纜的結構首先要知道水分對電纜的危害。一般而言，水分浸入到電纜中后主要影響是電纜的導體和絕緣。就導體而言，電纜在正常運行時(shí)處于一個(gè)熱穩定狀態(tài)，導體溫度一般都在60以上，如果有水分浸入就會(huì )導致導體氧化，使得導體單線(xiàn)間的能量損耗電阻增加從而增大了導體電阻，增加了輸電線(xiàn)路的能量損耗，就絕緣而言，雖然聚乙烯是極難溶于水的非極性疏水物質(zhì)，但是聚乙烯是一種由結晶相和無(wú)定形相組成的半結晶高聚物。聚乙烯相結構緊密，但晶界存在缺陷；無(wú)定形相中的分子排列疏松。分子間存在較大的間隙。水分子是極性的，在交變電場(chǎng)下擴散力及電場(chǎng)力的共同作用使水分子很容易滲透到聚乙烯無(wú)定形相的容隙和晶相的晶界缺陷中，交聯(lián)聚乙烯分子結構中也存在上述問(wèn)題，同時(shí)交聯(lián)聚乙烯中有較多的交聯(lián)副產(chǎn)物充當雜質(zhì)，因而交聯(lián)聚乙烯在交變電場(chǎng)下也有較大的吸水率。交聯(lián)聚乙烯和聚乙烯絕緣吸水后會(huì )產(chǎn)生水樹(shù)使得運行中的電纜發(fā)生擊穿而損壞。

　　1.2 可行性分析

　　現在我國電力電纜的阻水結構大多是借鑒于通信電纜，主要是通過(guò)增防水層達到防止水分透過(guò)護套滲入到絕緣層的目的。要實(shí)現電纜的全面阻水，不但要考慮電纜徑向的水分滲透，還要考慮到有效阻止水分侵入電纜后沿電纜的縱向擴散。因為如果不考慮電纜的縱向阻水，當護套密封不嚴或破損時(shí)，侵入到電纜內部的水分會(huì )沿電纜縱向擴散，造成整根電纜報廢，使損失擴大。IEC國際標準中也推薦額定電壓6kV~30kV及30kV~150kV擠包絕緣電力電纜具備縱向阻水結構。

　　普通電纜本身不具備阻水特性，在地下水位較高或常年多雨地區水分很容易滲入護套或從護套的破損處侵入到電纜內部。并引發(fā)事故。早在20世紀70年代，交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜中的水樹(shù)問(wèn)題就引起了國際電纜行業(yè)的極大關(guān)注，并且很多國愛(ài)都作了大量的研究工作。最初主要是考慮對交聯(lián)聚乙烯進(jìn)行改性，采用添加電壓穩定劑及其它添加劑的方法來(lái)抑制水樹(shù)的產(chǎn)生。此舉雖有一定效果但并不顯著(zhù)，末能從根本解決問(wèn)題。后來(lái)的實(shí)踐經(jīng)驗證明，防止外來(lái)水分侵入是解決交聚乙烯電力中水樹(shù)問(wèn)題的最佳途徑。

　　第二章  結構、選材及關(guān)鍵工藝

　　2.1 電纜內部縱向滲水處（如圖1）

　　a）金屬絲屏蔽型               b）鋁護套型2

　　1-導體 2-內半導體 3-絕緣層 4-外半導電層 5-屏蔽層

　　6-包帶 7-塑料護套 8-墊層 9-間隙 10-波紋鋁護套

　　11-塑料防護層陰影-縱向滲水可能發(fā)生處

　　2.2 徑向阻水型的電纜結構

　　一般電纜所用的護套材料是聚氯乙烯，而聚氯乙烯分子是極性的，極性的水分子極易透過(guò)聚氯乙烯層侵入到電纜中，目前要實(shí)現電纜的縱向阻水在技術(shù)上的不存在問(wèn)題，只要在護套內加一層水密性材料構成的阻水曾即可。目前普遍采用的方法是在聚氯乙烯外護套內擠包一層中高密度聚氯乙烯內護套或縱包一層鋁塑復合帶作為縱向阻水隔離套。

　　縱向阻水電纜結構如圖所示：

　　（1）聚乙烯（內護套）防水隔離套

　　聚乙烯在交變電場(chǎng)下易吸水并不說(shuō)明聚乙烯材料的水密性不好。聚乙烯材料的水密性比聚氯乙烯高數百倍，擠包聚乙烯阻水層再配合一層吸潮墊層（如阻水包帶）可以滿(mǎn)足敷設在一般潮濕環(huán)境中的電纜的縱向阻水防潮要求。采用聚乙烯材料在阻水隔離套在工藝上實(shí)現起來(lái)比較簡(jiǎn)單，在不添加任何生產(chǎn)設備的情況下就可以實(shí)現。因為聚乙烯層只是作為阻水層而不考慮其機械強度等因素，出于成本和工藝方面的考慮在工藝設計時(shí)其厚度在1.0~1.5mm即可達到很好的效果。

　　（2）鋁塑復合帶聚乙烯粘結防水隔離套。

　　如果把電纜敷設在水中或特別潮濕的環(huán)境中，聚乙烯防水隔離套的徑向阻水能力就顯得不足了，對于徑向阻水性能要求較高的電纜，其阻水隔離套應選用水密封性更好的材料，現在采用較多的是在電纜纜芯外包一層鋁聚乙烯復合帶。理論上講，鋁-聚乙烯復合帶的水密封性比單一的聚乙烯高幾百甚至上千倍，只要復合帶的接逢處完全粘結密封水分幾乎是無(wú)法透過(guò)，縱包鋁-聚乙烯復合帶聚乙烯粘結的關(guān)鍵工藝有兩方面：一是縱包工藝，縱包時(shí)要做到緊且圓整，消除縱包搭縫處的“荷葉邊”（即復合帶邊緣的縱向彎曲）；二是粘結工藝，應保證復合帶與聚乙烯內護套及其復合帶搭縫處粘結完善。生產(chǎn)鋁-聚乙烯復合帶縱包結構的徑向阻水電纜需要一臺專(zhuān)用的縱包設備，同時(shí)為了保證工藝需要考慮縱包長(cháng)模，縱包止轉定位裝置（防止縱包過(guò)程中電纜的左右擺動(dòng)及轉動(dòng)）。定位導輪及成型渦輪等的設計和正確使用。同時(shí)考慮到電纜在運行中熱膨脹因素，在防水層與絕緣線(xiàn)芯間應加一層具有較好彈性且吸水的緩脹墊層（如有吸潮能力的無(wú)紡布或陰水包帶）生產(chǎn)鋁/聚乙烯復合帶縱包結構的徑向阻水電纜需要一定的獎金投入和設備改造。

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