摘 要：电缆作为电能的传输通道，是电力系统的重要组成部分，保证了系统的稳定性和可靠性。不过,在运行过程中聚合物绝缘材料发生老化,是在光照、电场、磁场、热及水分等,导致材料的绝缘性能降低,甚至瘫痪和报废电气系统。本文分析了与运输电缆绝缘材料老化有关的环境因素的研究。
关键词：绝缘层老化；环境因素；评定方法
前 言：“绝缘层”是指热导线之间或热导线与接地保护层之间的材料层，主要用于绝缘导线，防止电击对人造成伤害;绝缘护套材料通常采用硅橡胶高温成型，具有优异的电气性能，耐老化，耐高温，可在任何条件下使用。
1 电缆绝缘电化的原理分析
1.1 水枝老化机理分析
水树老化是一种常见的现象,电缆水树枝老化电缆可能会导致增加电缆的局部应力,局部应力也增加发电树枝,进一步在高温的作用下,水氧化发生的分支,其结果将导致电缆吸收剂的增加,电导率高,最终可能产生热击穿;在低温下，水枝可以转化为电树枝。
1.2 电枝老化机理
分析了电树枝的产生是由于局部放电现象的场强集中的地方由于绝缘材料中含有的杂质,和树突跟踪慢慢扩散到整个路径,最后出现的老化形式崩溃。电树枝到全部路径击穿的时间很短。
1.3 部分放电机理分析
电缆头被气泡等热收缩是很常见的。在正常工作电压下，当绝缘材料在绝缘层和内外半导体层之间存在微孔或空隙时，由于部分放电绝缘的侵蚀，绝缘性能的退化可能发生在电树枝、孔隙、裂纹、杂质以及剥离界面上，从而导致老化的形式，最终导致绝缘的击穿。但是，由于部分放电绝缘的老化，大多数绝缘击穿发生在电缆本身受到创伤或配件组装不当的情况下。
1.4 热老化机理分析
热老化是由于长期高温引起的过热和氧化而引起的质量变化，导致物理和电气特性的降低;电缆的工作温度一般不超过90度，并考虑到选择电缆类型的可能性。
1.5 化学树老化机理分析
化学老化是由于电缆所处的环境造成的，如电缆敷设在含有石油化学物质的地下时，护套膨胀;有一种老化现象称为硫化，它对电缆绝缘的影响最大。不同种类的油和药物对电缆的化学老化程度也不同，但对电缆的影响是相同的。出现的现象是由电缆组成的材料膨胀，物理性能下降，电气性能下降。由于硫化物的化学反应(硫化氢等)通过鞘与电缆的铜导体和绝缘层,硫化铜和铜氧化物和其他物质在绝缘层内引导到鞘的树突扩展,这老化现象统称为化学树。
1.6 机械老化机理分析
机械应力包括机器启动时的应力、静止时的电磁力、工作时的振动和热循环。由于负载变化大而引起的老化是由于绝缘层中反复出现的热应力造成的。
2 案例分析
某地区的平均海拔为4500米，由于海拔、气压逐渐降低,导致空气密度降低122.5千克/立方米空气密度的海平面在海拔4000米的空气密度降至4 0.819 2.8 kg/m3,平均温度为一2．8～1．7℃,平均最低气温7~9℃，极端最低气温一30～一38℃，最高气温介于1-17℃之间。温度、湿度、化学物质、灰尘、射线和微生物等因素通常被认为是影响绝缘材料老化的环境因素。该部的环境污染较低，化学物质对导体绝缘层老化的影响可以忽略不计;由于全年气温较低，微生物的数量较少，因此也有可能忽略微生物因素。
2.1 实验和数据分析
(1)实验设计思路。一般情况下，为了突出主要参数(环境因素)对电缆保温层老化的影响，在不考虑其他参数的情况下，通过改变主要参数来探究电缆老化的规律。通过实验对自然环境参数进行分析和模拟，研究环境因素对电缆绝缘层老化的影响。实验过程如下:分析一年内环境参数变化特征，将参数稳定的时间段定义为一个实验过程，再定义为一年内多个实验过程。计算实验过程中的环境参数，计算过程中的实际天数，并将其转换为小时;设计能模拟风力绝缘电缆实际电压电流的电路，选择实验仪器，完成所有实验步骤，采集实验数据;对所有实验数据进行了分析。（2）实验参数的讨论。由于该地区影响绝缘子绝缘层老化的参数较多，为了研究环境参数对绝缘子老化的影响，有必要确定参数范围。相对湿度在30%~55%之间，雨季高，旱季低。那么空气湿度范围为[35%，55%]。由于实验场地位于风场的位置，空气密度、粉尘程度、大气压力等因素都随着大气的变化而变化。紫外线辐射强5_月,每年七月总紫外线辐射是最强的,可以达到773.74卡/cm2,10月到明年4月,紫外线辐射是相对较弱,紫外线1月份辐射最弱,月总辐射333.328卡/cm2,总紫外线辐射月的参数(333.328卡/cm2,773.74卡/cm2)，寒冷的天气也出现的时期,每年1月和最低的温度,在时间罕见的紫外线强冷天气中，在忽略极端温度的情况下，温度参数范围为[一7℃，15℃]。该区域的环境因素可能会将绝缘体的老化分为两个过程:一是强辐射过程，二是低温过程。（3）实验。样品选用丁苯橡胶电缆。传输电缆施加的电压与发电机的输出电压一致。实验分为两个过程:强紫外辐射过程和低温过程，即对5-的模拟。9月份的气候参数和次年10月至4月的环境参数。温度的值是参数的上、下限范围,紫外线强度的算术平均值模拟月选择紫外线辐射强度和平均湿度值在实际选择对应两个月实验过程绝对湿度。每次实验持续时间为900小时，每30小时测试一次实验样品的硬度和绝缘电阻。实验结果如图1和图2所示。在1的实验中，电缆绝缘层的硬度不断增加，电缆不断老化。在过程2实验中，电缆绝缘层的硬度迅速增加，然后逐渐变缓。增加的原因是当保温层(有机分子材料)的温度低于玻璃化温度时，硬度自然会增加。增长缓慢的原因是老龄化程度加剧。根据图2,在实验过程中,电缆的绝缘电阻降低不断在强烈紫外线的作用,而在过程2,当温度降低时,电缆的绝缘电阻略有增加,然后逐渐减少,这是由于电缆老化在其他因素的恶化。
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2.2 环境整体因素法实验设计
虽然环境因素影响电缆绝缘的老化过程层在西藏北部可以在实验室里模拟在一定程度上,仿真有一些缺陷:它不是一个自然环境的真实反映,和实验结果不是完全自然环境的实际影响,和实验结果是扭曲的。例如，当温度过低时，导线的硬度增加，而硬度并不能测量电缆的老化程度。在这一年里，自然环境的参数在一段时间内保持稳定，例如那曲地区的最大紫外线强度为每年6_9个月强烈，风主要集中在每年lO月到次年4月，降水主要集中在5月到9月。这些气象特征与绝缘子老化参数密切相关，具有稳定性和周期性。如果将影响绝缘子老化的环境因素作为输入，则可以认为输入在一年内的不同时间段内尺寸和强度不断变化，但在同一阶段相对稳定。基于以上讨论，实验步骤可归纳为:(1)一年内环境参数变化的统计特征;(2)根据稳定性和周期性的特点，划分一年之内的实验过程，确定实验指标;(3)在风场中搭建实验电缆并投入使用;(4)实验流程一次，数据采集每7 x24小时一次;(5)实验过程结束后，即一年的实验过程结束后，再次重复上述步骤。(6)直至电缆各项指标不符合国家标准。
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在实验的划分中，时间一般不应太短，最好主要保持紫外线强度和温度参数的稳定性;为了提高实验数据的可信度，避免实验数据的失真，必须考虑几种钢丝绳老化指标，如图3所示。实验数据采集周期不应过短，否则不仅工作量会增加，收集到的数据也不会有太大的变化;如果数据收集的时间太长，所收集的数据就不能准确地反映整个老化过程的时间情况。老化实验过程中,研究的实验条件的最准确的电缆绝缘是多重因素,在研究过程中,多个老化评价的评价指数为真实和电缆的老化程度。
参考文献：
[1]张 建．电缆局部放电测试影响因素分析及对策[J]．电线电缆，2018，2．
[2]李 春．环境因素整体方法对输电电缆绝缘层老化研究[J]．河北电力技术，2018，2．