2.中油电能电力技术服务公司 163000
3.抚顺石化工程建设有限公司 113008
摘要：应用于潮湿场所的中压电力电缆产品，考虑到水分作为一种最常用的溶剂，可能会使与绝缘层紧密接触的内外半导电层中的组分迁移或渗透出来，在绝缘层和半导电层界面形成酸性或碱性液滴微粒。这些液滴里的导电离子，在高电场作用下会频繁撞击绝缘表面，造成绝缘表面局部应力集中，破坏绝缘层表面，形成水树枝起点，继而随着电解液和离子在此处聚集并向聚合物渗透，从而使反应向聚合物内部扩展，使水树枝由绝缘表面向中间继续生长。因此研究中压电力电缆用半导电屏蔽料的浸水渗透性很有必要。
关键词：中压电力电缆；半导电屏蔽料；浸水渗透性
中图分类号：TM24 文献标识码：A
引言
本文主要对中压电力电缆用半导电屏蔽料浸水渗透性进行了简要的分析，希望可以为相关人员提供一定的参考。
1电缆半导电屏蔽料AC介电性能概述
电缆用半导电屏蔽料直流电阻率为半导电屏蔽料体内的直流电场强度与其体内流过的电流密度的比值，而交流电阻率则为其体内交流电场强度与体内流过的电流密度的比值。半导电屏蔽料的主体为导电体和半导电体的电子导电，而且两个导电集聚体的间隔是非绝缘混合物。其导电机理有两种:一种是导电炭粒直接接触传导电流(出现在细微的导电炭粒相互连接的线状排列中);另一种是导电炭粒在热激发电子跃迁和局部集中的高场强下，通过XLPE,EPR或EVA塑料间隔的电子穿透窄小势垒隧道效应的复合电子导电机理。
介电常数和损耗因数是电介质和绝缘体的两个主要特性，电缆半导电屏蔽料的相对介电常数主要指其并联等效电路中的容性部分的参数，损耗因数是指半导电屏蔽料在施加交流电压时所消耗的有功功率与无功功率的比值。
2电缆载流量的计算
电缆载流量除了固有的电缆本体参数之外，还受与电缆发热和散热参数相关的外部因素(敷设条件、环境条件等)的影响，另外受制于电力负荷的运行状况。电缆在给定敷设方式和环境条件下，稳态运行在最高允许工作温度时的载流能力称为电缆载流量。电缆载流量是某规格电缆输送负荷的安全值。电流负荷恒定时，电缆温度上升到一定时间之后达到稳态温度。电缆额定载流量的计算公式通常都采用国际电工委员会制定的电缆额定载流量(100%负荷因数)计算标准［4］。对于交流应用的电缆，载流量计算公式如下:
式中:Δθ为高于环境温度的导体温升(℃);I为一根导体中流过的电流(A);Ｒ为最高工作温度下导体单位长度的交流电阻(Ω/m);Wd为导体绝缘单位长度的介质损耗(W/m);T1为一根导体和金属套之间的单位长度热阻(K·m/W);T2为金属套和铠装之间内衬层的单位长度热阻(K·m/W);T3为电缆外护层单位长度热阻(K·m/W);T4为电缆表面和周围介质之间的单位长度热阻(K·m/W);n为电缆(等截面并载有相同负荷的导体)中载有负荷的导体数;λ1为电缆金属套损耗相对于所有导体总损耗的比率;λ2为电缆铠装损耗相对于所有导体总损耗的比率。式(1)是通用的公式，适用于所有的交流电缆。对于工程计算，可以根据实际情况进行简化。而本文讨论的交流电缆不同于传统工频电力电缆，与工频情况下相比，主要的变化就是导体交流电阻Ｒ，因此，需要对变频情况下导体交流电阻的计算进行研究。
3中压电力电缆用半导电屏蔽料浸水渗透性
3.1导体屏蔽料的pH值及电导率
将试验结果绘制成以时间周期为横轴，测试值为纵轴的曲线图，得到6个导体屏蔽料原始样品的pH值及电导率在32d浸水试验中的变化趋势，以及6个导体屏蔽料老化后样品的pH值、电导率在23d浸水试验中的变化趋势。
6个导体屏蔽料老化样品浸水溶液的电导率均随时间逐渐增加，电导率曲线斜率第1～4天较大，其后变小。6个样品的电导率曲线斜率相似，6条曲线近乎平行排列，经过23d的浸水，电导率峰值在150～200μS/cm，其中B21原始样品的电导率和曲线斜率明显高于其它样品，而B21老化后样品的电导率和曲线斜率与其它样品没有明显差异。经过老化，6个样品浸水溶液的电导率曲线的斜率时间延长，说明老化期间所有样品均有可析出导电物质损失。而其后B11、A21、C21、C11、A11样品浸水溶液的电导率值和曲线斜率变化不明显，B21老化后样品浸水溶液的电导率斜率和峰值都小于原始样品，22d的峰值更是由312μS/cm下降到了200μS/cm左右。说明老化期间B11、A21、C21、C11、A11样品的可析出导电物质组分损失不大，而B21样品的可析出导电物质组分损失很大。
3.2绝缘屏蔽料的pH值及电导率
将试验结果绘制成以时间周期为横轴，测试值为纵轴的曲线图。得到6个绝缘屏蔽料原始样品的pH值及电导率在32d浸水试验中的变化趋势，以及6个绝缘屏蔽料老化后样品的pH值、电导率在23d浸水试验中的变化趋势。
经过老化，B13样品老化前后浸水溶液pH值变化方向基本一致，且变化范围较小，说明老化对其析出物质的酸碱性影响不大。A13样品老化前后浸水溶液第1天的pH值都在8到8.5之间，其后原始pH值变动范围不大，在8～9之间，呈现弱碱性，而老化后pH值从8变为5.5左右，呈弱酸性，样品老化前后析出物质的酸碱性变化很大，说明老化影响了其析出物质的种类。A23样品老化前后浸水溶液的pH值最终分别为5.2和4.8，都呈弱酸性，但是浸水溶液第1天的pH值分别为5.5和7.8，说明老化减缓了析出物质的速度，而没有影响其析出物质的种类。而B23、C13和C23样品老化前后浸水溶液pH值时间曲线类型非常相似，浸水溶液第1天的pH值差别不大，但是pH值时间曲线斜率变化很大，老化后样品前7天的斜率明显大于原始样品，而最终pH值差异不大，均呈弱酸性。6个绝缘屏蔽料老化样品浸水溶液的电导率均随时间逐渐增加，电导率曲线斜率第1～6天较大，其后变小。6个样品的电导率曲线斜率相似，6条曲线近乎平行排列，经过23d的浸水，电导率峰值在150～250μS/cm之间，其中B13样品的电导率值最小，A23和B23样品的电导率值较大。
结束语
综上可见，中压电力电缆如发生潮湿老化，水分确实会使得与绝缘层紧密接触的内外半导电层中的组分迁移或渗透出来，这些渗透组分的水溶液均呈现出一定的酸碱性。这些渗透物形成的酸碱导电液不仅会诱发水树枝的产生，甚至对水树枝生长又形成了刺激和催化作用，加速了绝缘层劣化，会大大降低电缆及其系统的使用寿命，因此建议在电缆的安装和运行过程中应尽力防止透水事故等可能引发潮湿环境的情况，除此之外，研究浸水稳定性高的半导电材料也是努力方向之一。
参考文献
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论文作者:张明1,王汀2,崔宏鑫3
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第04期
论文发表时间:2019/6/28
标签：电导率论文; 样品论文; 电缆论文; 屏蔽论文; 斜率论文; 导体论文; 溶液论文; 《当代电力文化》2019年第04期论文;