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分析YJV4x95低壓交聯(lián)電力電纜絕緣開裂原因

更新時間:2016-02-26      瀏覽次數(shù):5485

   YJV4x95低壓交聯(lián)電力電纜導(dǎo)體的高額定溫度(交聯(lián)聚乙烯絕緣)為90℃,(聚氯乙烯絕緣)為70℃,短路時(長持續(xù)時間不超過5s),電纜導(dǎo)體的高溫度(交聯(lián)聚乙烯絕緣)不超過250℃,(聚氯乙烯絕緣)不超過160℃。敷設(shè)時的環(huán)境溫度應(yīng)不低于0℃,低于0℃時應(yīng)預(yù)先加熱。YJV4x95低壓交聯(lián)電力電纜敷設(shè)時電纜彎曲半徑:單芯電纜不小于電纜外徑的20倍,多芯電纜不小于電纜外徑的15倍。
    YJV4x95低壓交聯(lián)電力電纜運行2年后,絕緣芯線表面呈竹節(jié)開裂形狀,用手掰時絕緣材料碎裂成小塊,同時紅色芯線變成半透明。這是因為在光、熱、氧、應(yīng)力諸多因素的共同作用下,芯線絕緣發(fā)生了脆性開裂,YJV4x95低壓交聯(lián)電力電纜絕緣開裂原因:
    1、光老化作用
     由于YJV4x95低壓交聯(lián)電力電纜絕緣直接曝露在強陽光下,在受到熱輻射作用的同時也受到光的長時間照射,造成絕緣材料光老化降解。由于紅色是不耐受陽光的顏色:電纜中的紅色芯線變色嚴重。光對加速交聯(lián)聚乙烯的開裂起了很大的作用。強陽光會對塑料和橡膠等高分子材料產(chǎn)生老化破壞作用。對于大多數(shù)塑料來說,易造成破壞的敏感波長(塑料對其吸收大)在290~400ilm之間,即紫外光的波長范圍內(nèi)。在較強的紫外光長期照射下,聚乙烯會引入較多的含氧基團,聚合物鏈大量斷裂,分子量降低,分子量的分布加寬。因此,光氧化降解是光老化的主要反應(yīng)。同時,含羰基分解產(chǎn)物和發(fā)色團的形成又加重了其顏色的變化,這可從紅色芯線顏色變化快中得到驗證。
     通常在生產(chǎn)電纜時,其外護套材料需添加光穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑和抗氧劑等。而絕緣材料一般沒有這方面的考慮。如果電纜安裝在戶外時,YJV4x95低壓交聯(lián)電力電纜終端接頭處絕緣層未經(jīng)保護處理,裸露在外的芯線受到日光長時間的照射,引起分子鏈的斷裂降解造成老化,大大縮短了其使用壽命,給電纜的長期安全運行留下了隱患。因此,光老化作用是絕緣層產(chǎn)生開裂的主要原因。

    2、熱老化作用
     YJV4x95低壓交聯(lián)電力電纜絕緣如果長期曝露在空氣中,除了受陽光照射外,還受到太陽的熱輻射。長時間后會引起絕緣材料溫度上升,加速交聯(lián)聚乙烯的斷裂老化進程。在與氧氣隔絕的條件下受熱,包括聚乙烯或交聯(lián)聚乙烯在內(nèi)的聚烯烴類材料特性是穩(wěn)定的。而在氧氣環(huán)境下,即使溫度較低,聚稀烴類材料也能發(fā)生氧化反應(yīng)。和光氧化反應(yīng)一樣,交聯(lián)聚乙烯的氧化反應(yīng)的歷程非常復(fù)雜,包括聚合物的氧化、斷裂降解等過程。其*產(chǎn)物包括羰基化合物、過氧化物、烷氧基化合物等。對于絕緣材料,光、氧、熱三者的作用是相輔相成的,是一種協(xié)同作用的方式。在沒有氧的條件下,光化學(xué)反應(yīng)非常緩慢;同樣,熱也起協(xié)同作用,熱使得發(fā)色團的官能基增加,同時也促進了光化學(xué)反應(yīng)中的氧在材料中的擴散。因此,在光、氧、熱三者的共同作用下,高分子材料的斷裂老化會大大加速。

    3、熱應(yīng)力作用
     由于YJV4x95低壓交聯(lián)電力電纜是由熱膨脹系數(shù)相差近幾十倍的絕緣和導(dǎo)體組合而成的,在制造過程中不可避免地會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,而內(nèi)應(yīng)力的作用也加速了絕緣的開裂進程。
     在電纜的制造過程中,如果生產(chǎn)速度較快,絕緣表面較快冷卻,高溫下的分子鏈就沒有足夠時間松弛,急劇冷卻后絕緣收縮不均勻會產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。此外,在電纜使用時,陽光直接照射的部位受到較大的熱輻射作用,會導(dǎo)致交聯(lián)聚乙烯絕緣產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力具有隨機性,很難準(zhǔn)確計算其大小及方向。而聚乙烯是對應(yīng)力非常敏感的材料,在應(yīng)力的作用下,它容易產(chǎn)生應(yīng)力開裂現(xiàn)象。交聯(lián)聚乙烯是將線型結(jié)構(gòu)的聚乙烯經(jīng)蒸汽交聯(lián)處理后生成網(wǎng)狀立體型結(jié)構(gòu);交聯(lián)后分子間鍵合力增大,不利于分子鏈的滑脫,相應(yīng)的應(yīng)力作用不易造成內(nèi)部缺陷,其耐應(yīng)力開裂性能有較大的提高。但熱應(yīng)力的作用始終存在,只不過這一變化慢了一些。交聯(lián)電纜內(nèi)存在的熱應(yīng)力,尚無法進行定量檢測,只能在生產(chǎn)工藝上有意識地采用防范措施來減少。
     在交聯(lián)電纜生產(chǎn)時,將剛從機頭模具口擠出來的電纜分段冷卻,讓高溫下的分子鏈有足夠的時間松弛并逐漸冷卻,以避免絕緣層急劇冷卻后使得絕緣收縮不均勻而產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。特別是在生產(chǎn)絕緣較厚的高壓電纜時,必須加強對生產(chǎn)工藝的控制。對于絕緣較薄的低電壓電纜,在工藝上也會采取一些措施,使絕緣電纜內(nèi)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力盡可能小。
     耐候型交聯(lián)聚乙烯料含有抗日光老化劑,長期暴露在日光下不會老化開裂,可用于制造絕緣架空線。YJV或YJV22型號的電纜絕緣不屬于耐候性,因此,如果要安裝在戶外露天的地方,只能采取加強保護絕緣層的辦法來預(yù)防絕緣老化開裂。

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