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交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的性質(zhì)和技術(shù)問題

文章出處：責(zé)任編輯：發(fā)布時(shí)間：2020-11-12 16:44:44 點(diǎn)擊數(shù)：- 【大 中 小】

交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜是一種適用于配電網(wǎng)等領(lǐng)域的電纜，具有PVC絕緣電纜無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、耐熱好、負(fù)載能力強(qiáng)、不熔化、耐化學(xué)腐蝕，機(jī)械強(qiáng)度高。交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜是利用化學(xué)方法或物理方法，使電纜絕緣聚乙烯分子由線性分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橹黧w網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)，即熱塑性的聚乙烯轉(zhuǎn)變?yōu)闊峁绦缘慕宦?lián)聚乙烯，從而大大提高它的耐熱性和機(jī)械性能，減少了它的收縮性，使其受熱以后不再熔化，并保持了優(yōu)良的電氣性能。適用于配電網(wǎng)、工業(yè)裝置或其他需要大容量用電領(lǐng)域，用于固定敷設(shè)在交流50Hz、額定電壓6kV～35kV的電力輸配電線路上，主要功能是輸送電能。

性質(zhì)
交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜采用過氧化物交聯(lián)的方法，使聚乙烯分子由線型分子結(jié)構(gòu)變?yōu)槿S網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由熱塑性材料變成熱固性材料，工作溫度從70℃提高到90℃，顯著提高電纜的載流能力。交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、耐熱性能：網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)的XLPE具有十分優(yōu)異的耐熱性能。在300℃以下不會(huì)分解及碳化，長(zhǎng)期工作溫度可達(dá)90℃，熱壽命可達(dá)40年。
2、絕緣性能：XLPE保持了PE原有的良好絕緣特性，且絕緣電阻進(jìn)一步增大。其介質(zhì)損耗角正切值很小，且受溫度影響不大。
3、機(jī)械特性：由于在大分子間建立了新的化學(xué)鍵，XLPE的硬度、剛度、耐磨性和抗沖擊性均有提高，從而彌補(bǔ)了PE易受環(huán)境應(yīng)力而龜裂的缺點(diǎn)。
4、耐化學(xué)特性：XLPE具有較強(qiáng)的耐酸堿和耐油性，其燃燒產(chǎn)物主要為水和二氧化碳，對(duì)環(huán)境的危害較小，滿足現(xiàn)代消防安全的要求。
關(guān)鍵性技術(shù)問題
盡管交聯(lián)聚乙烯（XLPE）作為絕緣材料有很多突出的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過多年的努力也開發(fā)出了一些優(yōu)秀的產(chǎn)品，但是仍然有一些重要的問題需要解決。從高壓直流輸電電纜的市場(chǎng)來看，傳統(tǒng)的高壓直流輸電電纜如浸式紙絕緣電纜或者充油式電纜仍然是主流產(chǎn)品，而且在此基礎(chǔ)上改進(jìn)的工作仍然在不斷進(jìn)行，這一點(diǎn)由世界上最大的兩家電纜公司意大利的普瑞司曼公司和法國(guó)的耐克森公司生產(chǎn)的產(chǎn)品中可以看出來。在500kV 及500kV以上的高壓直流輸電電纜的產(chǎn)品來看，充油式- 紙絕緣電纜仍然是絕對(duì)的主流產(chǎn)品，相比之下，500kV 的高壓直流XLPE 絕緣電纜在日本只是處于試驗(yàn)認(rèn)證階段而沒有得到商業(yè)認(rèn)證，ABB 公司的輕型高壓直流輸電電纜雖然有80kV、150kV 和320kV 已經(jīng)通過商業(yè)認(rèn)證，但是應(yīng)用到工程項(xiàng)目上的還只是80kV、150kV 兩個(gè)電壓等級(jí)的系統(tǒng)。從此可見，提高電壓等級(jí)和容量是高壓直流XLPE 絕緣電纜產(chǎn)品的發(fā)展方向，這也對(duì)技術(shù)上提出了相應(yīng)的要求。
從技術(shù)層面上來看，XLPE 絕緣電纜在高壓直流輸電過程中，產(chǎn)生和積累的空間電荷是聚合物絕緣材料需要面對(duì)的最重要的問題，它始終限制著聚合物絕緣材料在高壓直流輸電電纜中的應(yīng)用。所以，空間電荷積累的機(jī)理和抑制空間電荷積累都是研究的重點(diǎn)，包括相應(yīng)的聚合物絕緣材料電纜中半導(dǎo)體- 絕緣體交界面性質(zhì)和半導(dǎo)體材料- 絕緣體材料的研究、絕緣體交界面性質(zhì)的研究、溫度梯度對(duì)空間電荷產(chǎn)生的影響、空間電荷積累的過程等。
當(dāng)然也包括其他的一些問題：絕緣材料老化的機(jī)理、新材料長(zhǎng)期的穩(wěn)定性、局部放電的影響。還不清楚運(yùn)行電壓的上限應(yīng)該由空間電荷的量度決定，還是由電氣老化的闕值電壓來決定。

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