阻水型交聯(lián)聚乙烯絕緣船用電力電纜的探討
阻水型交聯(lián)聚乙烯絕緣船用電力電纜，其不僅具有優(yōu)良的電氣性能和機(jī)械物理性能，且具有結(jié)構(gòu)輕便、傳輸容量大、安裝敷設(shè)及維護(hù)保養(yǎng)方便的優(yōu)點(diǎn)，已廣泛受到社會(huì)好l評(píng)。近年來(lái)隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，航運(yùn)事業(yè)蓬勃生機(jī)，尤其遠(yuǎn)洋大型船舶需求量大大增加，大噸位重載量出現(xiàn)對(duì)電力需求大大增加，交聯(lián)聚乙烯絕緣船用電力電纜產(chǎn)品用量也逐年大幅度的增加。交聯(lián)聚乙烯船用電纜壽命理應(yīng)得到重視，交聯(lián)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(shù)枝放電制約，即水樹(shù)和電樹(shù)的影響，所以降低絕緣水分含量是提高交聯(lián)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(jí)的提高，電纜阻水性能也就越來(lái)越重要。下面根據(jù)我司生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)簡(jiǎn)單介紹一下水樹(shù)的產(chǎn)生機(jī)理、對(duì)電纜壽命影響及防范措施。
水樹(shù)是由于水分滲入交聯(lián)聚乙烯絕緣，在電場(chǎng)作用下形成的樹(shù)枝狀物，其特點(diǎn)是引發(fā)樹(shù)枝的空隙含有水分，且在較低的場(chǎng)強(qiáng)下發(fā)生。水樹(shù)的產(chǎn)生，將會(huì)造成絕緣介質(zhì)損耗增加，同時(shí)降低絕緣電阻及絕緣擊穿電壓，加快絕緣老化速度，縮短電纜使用壽命。
水樹(shù)的產(chǎn)生既有其內(nèi)在原因也有其外在原因，內(nèi)在原因是電纜絕緣本身的質(zhì)量，即絕緣內(nèi)部含有雜質(zhì)、氣泡、殘留微水分；外在原因是電場(chǎng)及電纜內(nèi)部的潮氣的滲入。內(nèi)在原因可以通過(guò)檢測(cè)并控制絕緣材料及其加工藝的質(zhì)量，而外在原因可在使用過(guò)程中加以防止。水樹(shù)生長(zhǎng)機(jī)理一般可分為剩余應(yīng)變使水樹(shù)枝增長(zhǎng)，或電場(chǎng)下的化學(xué)勢(shì)作用而發(fā)展的水樹(shù)、電泳與擴(kuò)散力理論。剩余應(yīng)變使水樹(shù)枝增長(zhǎng)是在電纜經(jīng)受電壓和水的作用下，導(dǎo)致絕緣內(nèi)應(yīng)變逐漸增加而產(chǎn)生的，這主要是由于間隙內(nèi)的水分因損耗發(fā)熱而產(chǎn)生的熱膨脹力和電致伸縮力而導(dǎo)致的；電場(chǎng)下的化學(xué)勢(shì)作用而發(fā)展的水樹(shù)主要是因?yàn)殡娎|進(jìn)水，導(dǎo)致絕緣浸泡在水中，并在運(yùn)行電場(chǎng)的作用下，水分子逐漸絕緣中存在的含水雜質(zhì)在運(yùn)行電場(chǎng)作用下，形成間隙擴(kuò)大和發(fā)展而形成水樹(shù)枝。雖然水樹(shù)枝不會(huì)直接導(dǎo)致絕緣的擊穿，但水樹(shù)枝在直流電壓下或經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間氧化、轉(zhuǎn)化，也會(huì)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌?shù)枝，并形成放電，致使水樹(shù)、電樹(shù)同時(shí)作用，加速絕緣劣化，這一點(diǎn)往往被忽視，因此必須重視電纜阻水性能，特別是當(dāng)電纜在運(yùn)行過(guò)程中長(zhǎng)期浸泡在水中或處于潮濕環(huán)境時(shí)，如果沒(méi)有很好的阻水結(jié)構(gòu)或措施，那么電纜極容易導(dǎo)致絕緣因水樹(shù)而產(chǎn)生老化，從而造成絕緣性能下降，大大縮短電纜的使用壽命。所以敷設(shè)在有水或潮濕環(huán)境中的電纜，特別是中高壓電纜都要求電纜具有阻水結(jié)構(gòu)。
電纜滲水途徑通?？煞譃閮煞N類型：沿著電纜導(dǎo)體和纜芯縱向(或軸向)滲水；沿著電纜徑向(或橫向)透過(guò)護(hù)套滲水。
對(duì)于縱向（或軸向）阻水，我司通常采用阻水型導(dǎo)體即絞合導(dǎo)體時(shí)加入阻水帶、阻水紗，成纜時(shí)填充采用阻水繩，每層的包帶也采用阻水帶。其機(jī)理是阻水帶、阻水紗或阻水繩里有大量的阻水粉，阻水粉當(dāng)遇水時(shí)會(huì)膨脹為原來(lái)的十幾倍到幾十倍不等，當(dāng)水分滲入時(shí)會(huì)阻塞滲水通道，終止水或水氣進(jìn)一步擴(kuò)散和延伸，從而有效的保護(hù)電纜，避免整根電纜的報(bào)廢，只需修復(fù)或更換部分的滲水電纜，可大幅度節(jié)約維修費(fèi)用，縮短維修時(shí)間，減少停電損失。
對(duì)于徑向（或橫向）阻水，通常采用綜合阻水套即鋁塑復(fù)合帶縱包后擠包聚乙烯，聚乙烯的防水性能優(yōu)于聚氯乙烯，大量實(shí)驗(yàn)表明聚氯乙烯的透水性大約是聚乙烯的五倍。雖然聚乙烯的阻水性能優(yōu)于聚氯乙烯但其分子間隙仍可透過(guò)水分子，而金屬是完全不透水的，故采用鋁塑帶縱包進(jìn)一步加強(qiáng)電纜的徑向阻水性能。但鋁塑復(fù)合帶畢竟并非完全密封，其搭蓋處由于工藝原因或使用過(guò)程中護(hù)套破損是可能存在縫隙，這就給水分滲入提供了可能。若采用密封的金屬護(hù)套則可使電纜達(dá)到徹底的徑向阻水，因?yàn)榻饘僮o(hù)套的*大特點(diǎn)是具有完全的不透氣性，但增加了船用電纜的本身質(zhì)量，故加金屬護(hù)套達(dá)到阻水的方式是不適用于船舶行業(yè)的。
