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萃取法测试交联聚乙烯交联度若干问题的商榷 - 无图版
飞刀 --- 2007-10-07 14:24:55
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1 引言
XLPE电缆最早是由美国GE公司在1957年开发的。我国的XLPE电缆的研究和生产起步较晚,而发展却非常迅速。我们公司自1987年以来先后引进了芬兰NOKIA公司110kV悬链式交联生产线和500kV立式交联生产线。并在国内率先引进美国哈佛来超高压串联谐振局放试验设备,建成750kV超
高压试验屏蔽大厅,为高压电缆的生产和超高压交联电缆的研制开发,提供了可靠保障。已研制生产的220kV交联电缆国内首家通过预鉴定试验,并于2000年通过国家级产品鉴定;现已大量投放市场,创造了良好的经济效益和社会效益。500kV超高压交联电缆,于2001年10月样品已通过例行试验, 准备到权威检测中心进行全性能测试。
2 生产过程对交联度的影响
在XLPE电缆的生产过程中,绝缘线芯是一面挤出一面交联的,绝缘层内外温度的不均匀(对于绝缘厚度较大的高压电缆尤为明显),使内层交联度较低,结晶度较高;外层交联度较高,但结晶度较低。同时,在交联后的冷却过程中,温度和冷却速度影响了结晶的形态。因此,交联电缆生产线工艺参数(温度、车速等)的确定非常重要。
在XLPE电缆绝缘挤制过程中,由于内外层温度的分布不均匀,将对电缆绝缘的不同部分的交联度产生影响。通常认为绝缘层的外层在交联管中的温度高于内层绝缘的温度。因此认为绝缘层的外层交联度也要高于内层的交联度。由此,我们对不同电压等级的XLPE电缆内外绝缘层分别取样,进行了交联度测试。
3 交联度测试及存在的问题
3.1 测试数据统计
依据HG184.1-90标准中的试验方法,我们分别对15kV、35kV、66kV、110kV、220kV交联电缆样品的绝缘内外层,进行了交联度的测试。测试结果如表1所示。
存在问题
通过对15kV、35kV、66kV、110 kV、220kV XLPE电缆绝缘内外层两组试样交联度的测试,我们可知,内层的交联度要略大于外层的交联度,这与我们通常的认识相反。根据存在问题,我们利用XLPE电缆绝缘热延伸试验方法测试结果进行对比分析。
4 热延伸试验数据统计
表1 交联度测试结果
电缆电压 等级kV | 交联度(凝胶含量)% | |
绝缘内层 | 绝缘外层 | |
15 35 66 110 220 | 84.7 86.4 85.4 85.0 84.6 | 83.6 85.7 84.9 84.1 84.3 |
依据GB12706-91 、GB11017-89和GB/Z18890-2002产品标准和GB/T2951.18-94“绝缘热延伸试验方法”,对XLPE电缆的绝缘热延伸性能进行了测试。测试结果如表2所示。
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表2 热延伸试验测试结果
电缆电压 等级kV | 绝缘内层 | 绝缘外层 | ||||||
延伸率% | 永久变形% | 延伸率% | 永久变形% | |||||
1# | 2# | 平均 | 1# | 2# | 平均 | |||
15 35 66 110 220 | 90 50 90 90 100 | 80 50 80 90 95 | 85 50 85 90 97.5 | 0 0 0 0 0 | 70 50 80 90 90 | 60 50 70 80 80 | 65 50 75 85 85 | 0 0 0 0 0 |
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5 试验数据对比分析
5.1数据对比
从XLPE电缆绝缘内外层各取两组试样,所测得的热延伸试验数据来看,内层的延伸率要大于外层的延伸率;即在受到拉伸后外层的绝缘可以更好地恢复到原来的长度。这说明电缆绝缘层外层的交联度要大于内层的交联度,这和用萃取法测试XLPE电缆交联度的结果是相反的。
5.2问题分析
XLPE电缆在绝缘挤制过程中,电缆绝缘外层的温度远大于内层的温度,且外层受热时间较长,交联剂DCP很快分解完了,使交联反应趋于完全。而绝缘内层受热时间较短,DCP分解并不完全,且交联也不趋于完全,此时绝缘内层的交联度要小于外层的交联度。在采取萃取法测试XLPE交联度时,需要对试品进行加热。在加热过程中,绝缘外层中的DCP由于在交联管中已几乎完全分解,所以已很难再发生交联反应。而绝缘内层由于在交联管中的温度较低,且处在高温的时间又较短,还有残留的DCP存在,这样在加热时,未交联的聚乙烯可以再发生交联反应,使内层绝缘的交联度升高,这就是导致萃取法测试XLPE电缆交联度时,绝缘内层的交联度要略高于外层交联度的原因所在。
6 结论
通过对萃取法测试XLPE电缆交联度存在问题的商榷,由XLPE电缆绝缘热延伸和交联度的试验数据对比,我们得出结论:热延伸试验正确反应了XLPE电缆绝缘内外层的交联度的情况。IEC502和我国现行电缆标准中规定,XLPE电缆绝缘的热延伸性能,作为重要指标进行测试。交联度只作为XLPE绝缘材料性能的测定。
由以上分析可知,在XLPE电缆的实际生产中,绝缘层的挤制工艺,我们要通过适当地提高交联管的温度或降低生产线的速度,使电缆的绝缘内层进一步充分的进行交联,且绝缘层交联度尽可能趋于均匀,以达到提高产品质量之目的,为市场提供质最优、价格低的产品。
qinys --- 2007-10-08 09:19:16
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谢谢,刚涉及电力电缆,学习了
cuijiude --- 2008-02-21 10:38:41
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qiqimummum --- 2012-07-24 10:11:31
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zhengdb --- 2012-07-24 17:13:52
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为什么我做的实验和文章所说的不一样呢
郸城麦都 --- 2012-07-25 15:55:53
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我们是架空绝缘导线 在自己做蒸汽房交联 可是效果不是太好 不知道老师对这方面有研究没有