XLPE电力电缆电树枝化研究的意义

大量采用地下电力电缆线路取代架空输电线路的输配电方式已成为国内外城市的输配电网今后发展的主要趋势。交联聚乙烯(XLPE)绝缘电力电缆自1957年由美国GE公司成功开发，因其与传统油纸绝缘电缆相比不仅重量轻，制造工艺较简单，安装敷设容易，有良好的电气性能和耐热性能，传输容量大而且运行维护方便，因而在与传统油纸绝缘电缆的竞争中占据了优势，成为今后电力电缆行业的主要发展方向。1970年我国正式投产10}35kV交联聚乙烯电力电缆电缆，1990年第一条国产110kV交联聚乙烯电力电缆线路在首钢投入运行，1996年国产220kV交联聚乙烯电力电缆通过技术鉴定，并于2000年中期通过长期老化试验(预鉴定试验)和产品鉴定，逐步推广应用。目前，XLPE电缆的运行电压等级也越来越高，例如俄罗斯的220kV电缆已经稳定运行了十年以上，2005年9月26日我国第一条750kV输变电示范工程投入运行。

XLPE电力电缆投入运行后，由于受到电、热、机械、化学等多因子综合作用导致绝缘性能下降，严重时会击穿，从于导致电缆的运行故障，地下电缆一旦发生故障，不仅要浪费大量人力物力，而且还将带来巨大的停电损失，2006年4月我国吉林省某供电公司220kV XLPE电缆线路由于局部损伤引发绝缘击穿故障并起火，直接经济损失达千余万元。

交联聚乙烯的本征击穿强度为500kV/mm左右，而实际工程中交联聚乙烯在工频交流电压下的平均击穿强度仅60kV/mm，最终电缆的实际设计工作场强仅为6-7kV/mm，研究和运行经验表明，XLPE电缆绝缘层破坏的最主要原因是电树枝化。日本等发达国家分析了认为电缆劣化的起点为气隙、杂质、凸起毛刺等缺陷，这些缺陷再加上电场、热、机械力、环境(水)等老化因素，就会以水树枝、局部放电之类的老化形态表现出来，但最终都归结于电树枝而导致绝缘击穿。因此，无论在干燥条件还是潮湿条件下运行的XLPE绝缘电力电缆，最终导致其击穿的直接原因一般都是电树枝。
    
实际中，即使采用现代化生产技术，完全消除在XLPE材料加工和制造过程中的偶尔引入至绝缘内的缺陷也几乎是不可能。当电缆通电后，这些缺陷形成了电场强度的增强点，从于导致绝缘电树枝劣化。由此可见，随着超高压XLPE电力电缆在电力系统中的应用，电树枝化是影响XLPE电力电缆长期安全运行的瓶颈，迫切需要研究XLPE电力电缆绝缘的老化规律和机理，特别是电树枝化的规律与机理，为XLPE电缆的设计制造和现场的运行管理提供理论基础，提高电缆的运行寿命，保障电缆长期安全运行。