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技(ji)術文章(zhang)

阻水型交聯聚乙烯絕緣船用電力電纜的探討

  阻水型交聯聚乙烯絕緣船用電力電纜，其不僅具有優良的電氣性能和機械物理性能，且具有結構輕便、傳輸容量大、安裝敷設及維護保養方便的優點，已廣泛受到社會好l評。近年來隨著我國國民經濟的快速發展，航運事業蓬勃生機，尤其遠洋大型船舶需求量大大增加，大噸位重載量出現對電力需求大大增加，交聯聚乙烯絕緣船用電力電纜產品用量也逐年大幅度的增加。交聯聚乙烯船用電纜壽命理應得到重視，交聯聚乙烯電纜尤其是中高壓電纜其壽命往往由絕緣的老化程度決定，而絕緣老化程度又受到樹枝放電制約，即水樹和電樹的影響，所以降低絕緣水分含量是提高交聯聚乙烯絕緣船用電力電纜使用壽命的方法之一，特別是隨著電壓等級的提高，電纜阻水性能也就越來越重要。下面根據我司生產經驗簡單介紹一下水樹的產生機理、對電纜壽命影響及防范措施。
水(shui)(shui)樹是(shi)由于水(shui)(shui)分滲入(ru)交聯聚乙(yi)烯(xi)絕(jue)(jue)(jue)(jue)緣(yuan)，在電場(chang)作用(yong)下(xia)形成的(de)樹枝狀物，其特(te)點是(shi)引(yin)發樹枝的(de)空隙含有(you)水(shui)(shui)分，且在較低(di)的(de)場(chang)強下(xia)發生。水(shui)(shui)樹的(de)產生，將會(hui)造成絕(jue)(jue)(jue)(jue)緣(yuan)介質損耗增加，同(tong)時降(jiang)低(di)絕(jue)(jue)(jue)(jue)緣(yuan)電阻及(ji)絕(jue)(jue)(jue)(jue)緣(yuan)擊穿電壓(ya)，加快絕(jue)(jue)(jue)(jue)緣(yuan)老化(hua)速度，縮短電纜使(shi)用(yong)壽命。
水(shui)(shui)樹(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)產生既有(you)其(qi)內(nei)(nei)在(zai)(zai)(zai)(zai)原因(yin)也有(you)其(qi)外在(zai)(zai)(zai)(zai)原因(yin)，內(nei)(nei)在(zai)(zai)(zai)(zai)原因(yin)是(shi)電(dian)纜(lan)(lan)(lan)絕(jue)(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)本身的(de)(de)(de)(de)質量，即絕(jue)(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)內(nei)(nei)部含(han)有(you)雜質、氣泡、殘留微水(shui)(shui)分；外在(zai)(zai)(zai)(zai)原因(yin)是(shi)電(dian)場及電(dian)纜(lan)(lan)(lan)內(nei)(nei)部的(de)(de)(de)(de)潮氣的(de)(de)(de)(de)滲入。內(nei)(nei)在(zai)(zai)(zai)(zai)原因(yin)可以(yi)通過檢測并(bing)控制絕(jue)(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)材料及其(qi)加(jia)工藝的(de)(de)(de)(de)質量，而(er)(er)(er)外在(zai)(zai)(zai)(zai)原因(yin)可在(zai)(zai)(zai)(zai)使用(yong)(yong)過程中(zhong)(zhong)(zhong)加(jia)以(yi)防止。水(shui)(shui)樹(shu)(shu)生長(chang)機理一般可分為剩(sheng)余應變使水(shui)(shui)樹(shu)(shu)枝(zhi)(zhi)(zhi)增(zeng)長(chang)，或(huo)電(dian)場下(xia)的(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)學勢(shi)(shi)作(zuo)用(yong)(yong)而(er)(er)(er)發(fa)展的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)樹(shu)(shu)、電(dian)泳與擴散力(li)理論。剩(sheng)余應變使水(shui)(shui)樹(shu)(shu)枝(zhi)(zhi)(zhi)增(zeng)長(chang)是(shi)在(zai)(zai)(zai)(zai)電(dian)纜(lan)(lan)(lan)經(jing)受電(dian)壓和(he)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)下(xia)，導(dao)(dao)(dao)(dao)致(zhi)(zhi)絕(jue)(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)內(nei)(nei)應變逐漸增(zeng)加(jia)而(er)(er)(er)產生的(de)(de)(de)(de)，這主(zhu)要是(shi)由于間隙(xi)內(nei)(nei)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)分因(yin)損(sun)耗(hao)發(fa)熱而(er)(er)(er)產生的(de)(de)(de)(de)熱膨(peng)脹力(li)和(he)電(dian)致(zhi)(zhi)伸縮(suo)力(li)而(er)(er)(er)導(dao)(dao)(dao)(dao)致(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)；電(dian)場下(xia)的(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)學勢(shi)(shi)作(zuo)用(yong)(yong)而(er)(er)(er)發(fa)展的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)樹(shu)(shu)主(zhu)要是(shi)因(yin)為電(dian)纜(lan)(lan)(lan)進水(shui)(shui)，導(dao)(dao)(dao)(dao)致(zhi)(zhi)絕(jue)(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)浸(jin)泡在(zai)(zai)(zai)(zai)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)，并(bing)在(zai)(zai)(zai)(zai)運(yun)行(xing)電(dian)場的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)下(xia)，水(shui)(shui)分子逐漸絕(jue)(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)中(zhong)(zhong)(zhong)存在(zai)(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)含(han)水(shui)(shui)雜質在(zai)(zai)(zai)(zai)運(yun)行(xing)電(dian)場作(zuo)用(yong)(yong)下(xia)，形成(cheng)間隙(xi)擴大(da)(da)和(he)發(fa)展而(er)(er)(er)形成(cheng)水(shui)(shui)樹(shu)(shu)枝(zhi)(zhi)(zhi)。雖然(ran)水(shui)(shui)樹(shu)(shu)枝(zhi)(zhi)(zhi)不(bu)會(hui)直(zhi)接(jie)導(dao)(dao)(dao)(dao)致(zhi)(zhi)絕(jue)(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)擊穿，但水(shui)(shui)樹(shu)(shu)枝(zhi)(zhi)(zhi)在(zai)(zai)(zai)(zai)直(zhi)流電(dian)壓下(xia)或(huo)經(jing)過長(chang)時間氧(yang)化(hua)(hua)、轉化(hua)(hua)，也會(hui)迅速轉變為電(dian)樹(shu)(shu)枝(zhi)(zhi)(zhi)，并(bing)形成(cheng)放電(dian)，致(zhi)(zhi)使水(shui)(shui)樹(shu)(shu)、電(dian)樹(shu)(shu)同(tong)時作(zuo)用(yong)(yong)，加(jia)速絕(jue)(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)劣化(hua)(hua)，這一點(dian)往往被忽視，因(yin)此(ci)必(bi)須重視電(dian)纜(lan)(lan)(lan)阻水(shui)(shui)性(xing)能(neng)，特別是(shi)當電(dian)纜(lan)(lan)(lan)在(zai)(zai)(zai)(zai)運(yun)行(xing)過程中(zhong)(zhong)(zhong)長(chang)期浸(jin)泡在(zai)(zai)(zai)(zai)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)或(huo)處(chu)于潮濕(shi)環境時，如(ru)果沒(mei)有(you)很(hen)好的(de)(de)(de)(de)阻水(shui)(shui)結構或(huo)措(cuo)施，那么(me)電(dian)纜(lan)(lan)(lan)極容易導(dao)(dao)(dao)(dao)致(zhi)(zhi)絕(jue)(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)因(yin)水(shui)(shui)樹(shu)(shu)而(er)(er)(er)產生老(lao)化(hua)(hua)，從(cong)而(er)(er)(er)造成(cheng)絕(jue)(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)性(xing)能(neng)下(xia)降，大(da)(da)大(da)(da)縮(suo)短(duan)電(dian)纜(lan)(lan)(lan)的(de)(de)(de)(de)使用(yong)(yong)壽(shou)命(ming)。所以(yi)敷設在(zai)(zai)(zai)(zai)有(you)水(shui)(shui)或(huo)潮濕(shi)環境中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)電(dian)纜(lan)(lan)(lan)，特別是(shi)中(zhong)(zhong)(zhong)高壓電(dian)纜(lan)(lan)(lan)都要求(qiu)電(dian)纜(lan)(lan)(lan)具有(you)阻水(shui)(shui)結構。
電纜(lan)滲(shen)(shen)水(shui)途徑(jing)通常可分為兩(liang)種類型：沿著(zhu)(zhu)電纜(lan)導體和纜(lan)芯縱向(或軸向)滲(shen)(shen)水(shui)；沿著(zhu)(zhu)電纜(lan)徑(jing)向(或橫(heng)向)透過護(hu)套滲(shen)(shen)水(shui)。
對于縱向（或軸向）阻(zu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)，我司通常采用阻(zu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)型導(dao)(dao)體即絞(jiao)合(he)導(dao)(dao)體時加入(ru)阻(zu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)帶(dai)(dai)(dai)、阻(zu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)紗(sha)，成(cheng)纜時填充采用阻(zu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)繩，每層的(de)包帶(dai)(dai)(dai)也采用阻(zu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)帶(dai)(dai)(dai)。其機理是阻(zu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)帶(dai)(dai)(dai)、阻(zu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)紗(sha)或阻(zu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)繩里(li)有大量的(de)阻(zu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)粉(fen)，阻(zu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)粉(fen)當遇(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)時會膨脹為原來的(de)十幾倍到幾十倍不等(deng)，當水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)分滲入(ru)時會阻(zu)塞滲水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)通道，終止水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)或水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)氣進一步擴散和延(yan)伸(shen)，從而(er)有效的(de)保(bao)護(hu)電(dian)纜，避免整根(gen)電(dian)纜的(de)報廢，只需修復或更換部(bu)分的(de)滲水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)電(dian)纜，可大幅度節(jie)約(yue)維修費用，縮短維修時間，減少停電(dian)損失(shi)。
   對于徑向（或(huo)橫向）阻(zu)(zu)水(shui)，通(tong)常采(cai)(cai)用綜合阻(zu)(zu)水(shui)套即(ji)鋁(lv)塑復合帶縱包(bao)后擠包(bao)聚(ju)(ju)乙(yi)烯(xi)(xi)，聚(ju)(ju)乙(yi)烯(xi)(xi)的(de)(de)(de)防水(shui)性(xing)(xing)能(neng)優于聚(ju)(ju)氯(lv)乙(yi)烯(xi)(xi)，大(da)量實(shi)驗表明聚(ju)(ju)氯(lv)乙(yi)烯(xi)(xi)的(de)(de)(de)透水(shui)性(xing)(xing)大(da)約是聚(ju)(ju)乙(yi)烯(xi)(xi)的(de)(de)(de)五(wu)倍。雖然聚(ju)(ju)乙(yi)烯(xi)(xi)的(de)(de)(de)阻(zu)(zu)水(shui)性(xing)(xing)能(neng)優于聚(ju)(ju)氯(lv)乙(yi)烯(xi)(xi)但(dan)其分子間隙(xi)仍可(ke)透過(guo)水(shui)分子，而金(jin)屬(shu)(shu)(shu)是完(wan)全不(bu)(bu)透水(shui)的(de)(de)(de)，故(gu)采(cai)(cai)用鋁(lv)塑帶縱包(bao)進一步(bu)加強電(dian)纜的(de)(de)(de)徑向阻(zu)(zu)水(shui)性(xing)(xing)能(neng)。但(dan)鋁(lv)塑復合帶畢(bi)竟并非完(wan)全密封(feng)，其搭(da)蓋處由于工藝原因(yin)或(huo)使用過(guo)程中護(hu)套破損是可(ke)能(neng)存在縫隙(xi)，這(zhe)就給水(shui)分滲入提供了可(ke)能(neng)。若采(cai)(cai)用密封(feng)的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)護(hu)套則(ze)可(ke)使電(dian)纜達(da)(da)到徹底的(de)(de)(de)徑向阻(zu)(zu)水(shui)，因(yin)為金(jin)屬(shu)(shu)(shu)護(hu)套的(de)(de)(de)*大(da)特點(dian)是具有(you)完(wan)全的(de)(de)(de)不(bu)(bu)透氣性(xing)(xing)，但(dan)增(zeng)加了船用電(dian)纜的(de)(de)(de)本身質量，故(gu)加金(jin)屬(shu)(shu)(shu)護(hu)套達(da)(da)到阻(zu)(zu)水(shui)的(de)(de)(de)方式是不(bu)(bu)適用于船舶(bo)行業的(de)(de)(de)。
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