交联聚乙烯电缆的优缺点

交联聚乙烯(XLPE)电缆是固态绝缘的代表。聚乙烯树脂本身是一种在常温下电性能极优的绝缘材料，用辐照或化学的方法对它进行交联处理，使其分子结构由原来的线性结构变成网状立体结构，则可以很好地改善它在高温下的电气性能和机械性能，利用它制作的电缆可以避免使用绝缘油，主要适用于10kV及以上电压等级的输配电线路，使用场合十分广泛。XLPE电缆的历史只有四十年，自60年代初世界上第一条66kVXLPE电缆投入使用以来。大约每5年提高一个电压等级。目前全世界66kV及以下的XLPE电缆的销售量，已占电力电缆总量的90%以上。在日本，这种电压等级下充油电缆己经全部被XLPE电缆取代。70年代的普遍看法是XLPE电缆适用限度为110-220kV，但随着干式交联工艺、三层挤出工艺以及采用超净材料等重大技术进步的实现，电缆绝缘性能大幅度提高。目前，法国和日本分别制作出400kV和500kV的XLPE电缆，并已经有十年的使用历史。我国从80年代中期开始，北京、上海、广州和深圳等陆续进口了一批110-220kV的XLPE电缆，运行情况良好，在施工和运行方面都积累了一些经验。

XLPE电缆主要有以下的优点：
(1)优越的电气性能。在理论上，XLPE电缆的电气性能指标甚至比充油电缆还好。
(2)良好的热性能和机械性能。聚乙烯树脂在经过交联工艺后，大大提高了耐热性能和机械性能。其正常允许工作温度达到90℃，比充油电缆高，因而在相同的导体截面下，XLPE电缆的载流能力也比充油电缆强。
(3)敷设安装方便。由于XLPE电缆是干式绝缘结构，不需要敷设供油设备，这给施工带来了极大的方便，连接头和终端头己经采用预制成型附件，安装时间可缩短。安装落差不受限制，在振动的场合不需要采取专门的防振措施，和GIS连接时不存在油混入绝缘气体的问题。

XLPE电缆主要有以下缺点：
(1)高电压等级的XLPE电缆的开发使用时间不长，在制造工艺和运行方面的技术和经验远不如充油电缆，在理论和实践上都有一些问题尚待解决。
(2)在制造过程中，由于受到工艺水平的限制，从材料生产、处理到绝缘层挤塑的整个生产过程中，绝缘层内部容易出现杂质、水分和微孔，按目前的水平，只能尽量控制它们的数量和尺寸。更为不利的是，电压等级越高，绝缘层厚度越大，挤压后冷却收缩过程中产生微孔的几率也越大。
(3)当交联聚乙烯电缆处于潮湿或其它恶劣环境下运行时，在高压电场的作用下也会产生绝缘恶化，特别是直埋的情况下，更容易产生水树而使绝缘迅速恶化，因此，电力系统中运行若午年后的交联聚乙烯电缆常有绝缘击穿事故发生。为此必须对运行中的交联聚乙烯电缆经常进行绝缘状况的检测或诊断。在电力系统中，惯用的检测或诊断办法是在停电的情况下，对被测电缆绝缘施加直流高压，检测直流泄漏电流的大小，以此判断电缆绝缘的好坏。这种方法不仅需要停电将电缆退出运行，更为严重的是对交联聚乙烯电缆绝缘施加直流高压会对绝缘造成损害，加速绝缘恶化的过程。用施加直流高压检测泄漏电流合格的电缆，在重新投入运行后很快发生绝缘击穿事故，这在电力系统中屡见不鲜。其主要原因就是直流高压对绝缘恶化的加剧。事实上交联电缆的绝缘层不同于油纸电缆，去掉直流高压之后的一段时期内仍旧维持着极化状态的分子排列，特别是在因老化而生成的各种树枝结构内，其分子排列更不容易恢复到施加直流高压之前的状态，因此当再次承受交流高压时就很容易发生击穿事故，可见，对交联电缆施加直流高压进行耐压试验，实际上是一种弊多利少的“破坏性试验”。
(4)目前国内充油电缆己经有定型产品供选用，而高电压等级的XLPE电缆还要靠进口，且价格比较昂贵。

总之，XLPE电缆以其优越的绝缘性能和安装方便，越来越受到青睐，尽管目前的造价比较高，但随着工艺技术的不断发展，会得到改善，造价接近充油220kV及以上电压等级的XLPE电缆会越来越多。

城网改造和农网改造的实施，电缆的使用愈来愈多，电缆的运行状况直接关系到电力系统的安全运行及供电的可靠性，因此，保证电网的安全运行己成为十分重要的问题。

长期的实践证明，局部放电是造成电力电缆绝缘破坏的主要原因。首先，在局部放电的过程中，电离出来的电子、正负离子在电场力的作用下具有较大的能量，当它们撞到绝缘内空气隙的绝缘壁时，足以打断绝缘材料高分子的化学键，产生裂解。其次，在放电点上，介质发热可达到很高的温度，使得绝缘材料在放电点被烧焦或熔化；温度升高还会产生热裂解或促使氧化裂解；同时温度升高会增大介质的电导和损耗，由此产生恶性循环，导致绝缘体破坏。第三，在局部放电过程中会产生许多活性生成物，这些生成物会腐蚀绝缘体，使得介质性能劣化。第四，局部放电有可能产生X射线和Y射线。这两种射线具有较高的能量，能够促使高分子裂解。除此之外，连续爆破性的放电以及放电产生的高压气体都会使绝缘体产生微裂，从而发展成电树枝。

国内外运行经验和研究成果表明：XLPE电力电缆性能早期劣化或使用寿命很大程度上取决于XLPE绝缘介质的树枝状老化，而局部放电测量是定量分析树枝状劣化程度的有效方法之一，即树枝引发初期，其局部放电量约0.1pC；当树枝发展到介质击穿临界状态时，其局部放电量达到1000pC左右。因此，对XLPE电力电缆绝缘的局部放电进行检测是及时发现故障隐患，预测运行寿命，保障电力电缆安全可靠运行的重要手段。