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2019

10-10


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交联聚乙烯绝缘电力电缆透湿性和防水层加工特性分析
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,水树放电的引发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,对其结构进行分析。从1970年代到1990年代初期,人们对交联聚乙烯电力电缆中的水树提出了要求,特别是在蝶形(BBT)水树的绝缘材料中掺入了杂质,气隙和外来水分。电缆击穿事故(1)(2)引起了国际电缆行业的高度关注。日本和中国做了很多研究工作。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性。探索和跟踪高质量交联电缆的防水层结构并改善中国高压电缆的工作特性的实践经验。 2.1水树生长与电缆浸入水中的关系在1970年代和1980年代,人们发现XLPE是基于XLPE本身以及在具有外部浸没环境的电缆中的物理和化学性质。保温物中的大或小或多或少的毛皮水树。许多学者已经确定,外来水的入侵会导致XLPE绝缘材料中的微小杂质和孔洞,从而导致蝴蝶水树。一旦连接,导电通道将被破坏,电缆将被破坏。例如,日本Junjin钢铁厂安装710年后发生了事故的早期报告,美国铺设510年后也反映了问题,英国,法国和意大利也发生了类似情况(1G) 。根据日本住友电气公司的数据,根据设计要求,XLPE电缆的使用寿命可以达到2030年,但发现在潮湿环境中敷设的电缆仅是原始寿命的一半。这些是蝴蝶水树老化的结果。 。中国宝山钢铁厂在潮湿的环境下运营已有34年的历史。经过华东电力测试研究所的测试,发现该电缆已成为水生树木的老化痕迹。早期研究证实,添加电缆添加剂来开发耐水树木具有抑水作用。但是,树的能力(3)(4)(5)后来确定,防止外来水入侵是更重要的部分。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电缆中也要开发防水层(6)。根据信息(6),最近在XLPE电缆中减少水树是基于制造技术的进步,并且电缆质量有所提高,但是发现在500kV XLPE电缆中会出现很小的水树,例如1040Pm蝴蝶水树。 (BTT)是在带有防水层的电缆中获得的。这是由于绝缘体中残留有水分。然而,老化击穿测试的结果表明,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,经过XLPE电缆老化试验后,得到了BTT水树。如图所示,可以看出带有铝屏蔽和防水功能的XLPE电缆使BTT水树的长度比普通的屏蔽电缆的长度小得多。这是因为金属-金属屏蔽的屏蔽金属分子间距不可能使水分子通过,而PE,PVC,XLPE等的高分子间距可以使水分子通过。只要XLPE绝缘材料本身的水含量极少,并且在存储和操作期间不会将异水侵入XLPE绝缘材料,就不会诱导和生长水树。经过老化测试后,下图形成了水树:1是普通型,2是防水型2.2水的萌生机理取决于水的可行性防渗层结构。对蝴蝶水树形成的三个过程进行了许多理论分析:(1)绝缘子中的异水;(2)水树源处的水聚结过程,例如气隙和杂质;(3)水的形成过程。水树的萌生和饱和。因此,蝴蝶水树的萌发和生长的可能机理可以归纳为:由于电场的作用,入侵的水蒸气在气隙中凝结,凝结水的压力上升,并且水本身膨胀,造成气隙。壁的薄弱点破裂,然后冷凝水从气隙壁的裂缝向电场方向流出,导致XLPE聚合物链断裂,链断裂成极性基团(形成链自由基),最后由于水和染色。该试剂粘附到极化部分上,在显微镜下观察到的破裂的链中形成了水裂,这是水泡树。它可以解释水迁移到蝴蝶水树的萌芽,生长和饱和以及气隙中压力上升的过程。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。水树变得饱和。由电场引起的水蒸气凝结成液态水的理论分析可以用Claplon-Claude方程表示:当电场强度E恒定,即dE = 0时,可以获得水的饱和蒸气压降。与E2相关:(3),w变化△百万=(Sl-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,它是作为对象自由能的质量P的偏微分:它表示电场强度£,温度r功能已建立且物料移动将停止。 XLPE溶解在外部水中,电场下的化学势可以表示为w。 (2)-没有电场的化学热,-XLPE的介电常数。它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,常数f = 8.85xl012F / m,P是水的密度(kg / m3,当温度是T)。从式(3)可以看出,气隙中的压力增加,化学势上升,这有利于水的喷射。当压力下降时,化学势减弱,水树变得饱和,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以下公式表示:在纵向包装结构设计中:MN-纵向管的外径D,B-铝的宽度,宽度一张封面的模数,模式长度(Y),K-长宽比。具体计算如下:介质:直角AMNO:该公式表示长宽比K与纵向包装直径D和盖宽度a与伸长率5有关。为了消除褶皱,纵向必须控制弯曲度以控制复合带的相对伸长率。率和一般经验使S 3.2纵向包覆成型工作台及其加工成为纵向包覆成型材料的加工:长模材料为0.60.8mm黄铜带,并在400600°C的温度下退火15分钟,然后进行加工。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较长的模具,首先将一端轧制成重叠的圆形,另一端保持平坦,并敲击中间部分具有逐渐变化的“变形花”形状。在成型的基础上,复合带会左右摆动,并扭转芯线等,增加带的张力,增加线距,改变膜的过渡极限,并且压辊的位置稳定到sta确定纵向接缝的位置。打结考虑到电缆运行中的热膨胀系数,在防水层和铜屏蔽层之间添加一层具有良好弹性的无纺布,起到缓和作用,并且该无纺布具有防潮的弹性垫层吸收能力在无纺布纤维中均匀喷洒干燥剂,使填充区域形成相对湿度低的空间,具有抑制水生树木的某些优点。热水和温水段逐渐冷却。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防水层结构的经济性分析防水结构的工艺安排与一般的XLPE电力电缆装配线基本相同,只要增加一套垂直包装设备即可。屏蔽铜带后,弹性热膨胀缓冲层就完成了,不需要其他设备。因此,成本将增加约7.5%,但防水性能将大大提高。下表2显示了具有防水层结构的1 km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入部分,Lin Xi,Xi Xi,嫉妒晷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毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米毫米而且外套很完美如表3所示,粘合密封界面的保护层比不带防粘剂的防潮能力要强得多。透湿性1-未粘合的护套2-粘合的护套表3覆盖层粘合状态防水层相对透湿性未粘合的粘合剂层共聚物胶粘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水分含量(ppm),量为A,然后测量痕量水(在测量时将其测量)稳定),量B,B与A之差,即电缆护套的透湿性,结果示于表4。表4气体水分含量(ppm)微量水分仪读数(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压工艺有关,而AL / PE复合带材本身f质量也很重要。测试结果表明,样品的透湿性很低(为确保防水性能,AL / PE胶带的剥离性能和挤出后护套之间的剥离力是必要的。该测试在ENSTRONG拉伸机上进行,结果参见表5和表6。复合胶带厚度(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粘合复合胶带并施加力电缆护套之间的上述测试结果表明,复合胶带具有相当大的剥离强度,并且这种层间粘合对于抵抗电缆的水分侵入是必需的。根据需要,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都弯曲180°,然后根据电缆的轴线旋转90°,然后弯曲。没有观察到裂纹。这表明复合材料复合层使复合材料带与聚乙烯护套形成一体,从而改善了电缆的弯曲性能。 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。经过电桥测试后,导体电阻为0.305Q / km,表明有所增加。防水层不影响电缆的导电性。 5.5根据电缆的基本性能,在导体和屏蔽层之间施加15kV的电压测试电压和5分钟的电压,并使样品通过一次。 6.1防水护套有效地减少了水分渗透到XLPE绝缘材料中,改善了耐水树的特性并渗入确定水树的生长机理和实验。 6.2防水层处理的关键是长模纵向封装工艺,必须合理设计长模模型。通过仔细处理获得。 6.3防水层的透湿性取决于结合的复合护套本身的粘合性以及与外部护套的粘合性。 6.4开发的产品有待进一步完善和深化,并通过and电压和大横截面以及多用途方向扩展来开辟新的电力电缆产品。
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