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交聯聚乙烯絕緣電纜的性質和技術問題

文章出處：責任編輯：發布時間：2020-11-12 16:44:44 點擊數：- 【大 中 小】

交聯聚乙烯絕緣電纜是一種適用于配電網等領域的電纜，具有PVC絕緣電纜無法比擬的優點。它結構簡單、重量輕、耐熱好、負載能力強、不熔化、耐化學腐蝕，機械強度高。交聯聚乙烯絕緣電纜是利用化學方法或物理方法，使電纜絕緣聚乙烯分子由線性分子結構轉變為主體網狀分子結構，即熱塑性的聚乙烯轉變為熱固性的交聯聚乙烯，從而大大提高它的耐熱性和機械性能，減少了它的收縮性，使其受熱以后不再熔化，并保持了優良的電氣性能。適用于配電網、工業裝置或其他需要大容量用電領域，用于固定敷設在交流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
交聯聚乙烯絕緣電纜采用過氧化物交聯的方法，使聚乙烯分子由線型分子結構變為三維網狀結構，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。交聯聚乙烯絕緣電纜具有以下優點：
1、耐熱性能：網狀立體結構的XLPE具有十分優異的耐熱性能。在300℃以下不會分解及碳化，長期工作溫度可達90℃，熱壽命可達40年。
2、絕緣性能：XLPE保持了PE原有的良好絕緣特性，且絕緣電阻進一步增大。其介質損耗角正切值很小，且受溫度影響不大。
3、機械特性：由于在大分子間建立了新的化學鍵，XLPE的硬度、剛度、耐磨性和抗沖擊性均有提高，從而彌補了PE易受環境應力而龜裂的缺點。
4、耐化學特性：XLPE具有較強的耐酸堿和耐油性，其燃燒產物主要為水和二氧化碳，對環境的危害較小，滿足現代消防安全的要求。
關鍵性技術問題
盡管交聯聚乙烯（XLPE）作為絕緣材料有很多突出的優點，經過多年的努力也開發出了一些優秀的產品，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來看，傳統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品，而且在此基礎上改進的工作仍然在不斷進行，這一點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的耐克森公司生產的產品中可以看出來。在500kV 及500kV以上的高壓直流輸電電纜的產品來看，充油式- 紙絕緣電纜仍然是絕對的主流產品，相比之下，500kV 的高壓直流XLPE 絕緣電纜在日本只是處于試驗認證階段而沒有得到商業認證，ABB 公司的輕型高壓直流輸電電纜雖然有80kV、150kV 和320kV 已經通過商業認證，但是應用到工程項目上的還只是80kV、150kV 兩個電壓等級的系統。從此可見，提高電壓等級和容量是高壓直流XLPE 絕緣電纜產品的發展方向，這也對技術上提出了相應的要求。
從技術層面上來看，XLPE 絕緣電纜在高壓直流輸電過程中，產生和積累的空間電荷是聚合物絕緣材料需要面對的最重要的問題，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用。所以，空間電荷積累的機理和抑制空間電荷積累都是研究的重點，包括相應的聚合物絕緣材料電纜中半導體- 絕緣體交界面性質和半導體材料- 絕緣體材料的研究、絕緣體交界面性質的研究、溫度梯度對空間電荷產生的影響、空間電荷積累的過程等。
當然也包括其他的一些問題：絕緣材料老化的機理、新材料長期的穩定性、局部放電的影響。還不清楚運行電壓的上限應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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此文關鍵字：交聯聚乙烯絕緣電纜