赵德赟
阳谷江北电缆有限公司 山东聊城 252300
摘要：人们的日常生活离不开电，安全用电也是群众关心的问题。电线电缆是电的主要载体，保证电线电缆绝缘层质量是安全用电的一道重要防线。任何技术都存在其相对性和难以克服的可能性缺陷；在热固性电线电缆的绝缘或护套辐照过程及后续过程，就容易发生绝缘电气性能明显降低的特征。本文通过一系列的实验以及调查，将几类原因进行综合分析，并提出相应的控制措施，以避免在大规模生产和使用建筑类热固性电线电缆时，出现多数绝缘性能降低的隐患。
关键词：电线电缆；绝缘性能；分析
中图分类号：TU855；TM246 文献标识码：A
一、循环或连续的辐照过程存在不同程度的热累积或叠加效应
加速器的电子束轰击照射能量，一部分对辐照交联反应起到了促进作用，一部分消散在周围环境；而更多能量则有可能转化累积热能，甚至二次三次叠加后是电线电缆绝缘护套层温度的不断升高、直至高分子分解温度。也可以理解成，PE材料等分子交联成网状结构的同时形成了诸如甲烷、二氧化碳等分子或气体类，其中很大一部分是氢气。在相当长的时间里氢气等无法全部析出，如残存于绝缘材料内部，当绝缘材料的温度超过其玻璃化温度或熔融温度时，残存的氢气在绝缘材料内部会形成气泡。特别是小规格电线电缆，本身绝缘厚度较薄，气泡和材料的分解，极易导致绝缘的性能降低或最终破坏。
二、辐照过程产生一定程度的电子陷阱
辐照交联聚乙烯或聚烯烃材料配方中，考虑到相关性能均需要满足，是一种共混组合体。各组成部分在混炼时分散性很难做到百分百，分子结构俘获电子的能力也就存在不同；尤其是聚烯烃往往为了实现其阻燃性能，存在氢氧化镁或氢氧化铝等金属填充分子[1]。在给定的电子能量下，高能电子穿透这些区域的概率和结果不同，受电子束轰击和照射后，部分自由电子或空穴被晶格缺陷所俘获，必然存在不能穿透的电子在某些区域形成电子陷阱，直至形成空穴。
三、辐照过程材料内部累积
静电电荷受到加速器能量级的限制（一般1Me；V穿透能力为3mm，3Me；V穿透能力为7mm，5Me；V有效穿透厚度为12mm；以下），当聚烯烃材料厚度大于高速电子的有效射程，特别是辐照时金属层接地不良，绝缘或护层中将发生悬浮带电粒子或电荷积累。悬浮带电粒子或电荷残留，以及电线电缆护套或绝缘结构中对地存在较高电位电势差，在后续的试验和使用中容易形成放电通道，导致绝缘电性能下降。以上三个角度的分析，综合说明了辐照工序中，护层和绝缘电气性能明显降低的可能原因：是因为存在气泡（热效应和局部温升）、空穴（电子陷阱）、电位（电荷累积），甚至是共同作用下导致的。在聚烯烃材料配方稳定、金属层接地良好、辐照过程冷却足够等条件下，还存在二次辐照、能量控制、线缆结构等方面的问题，也会导致绝缘电气性能下降[2]。
鉴于以上原因和客观存在的问题，说明聚乙烯特别是共混后聚烯烃材料辐照会形成一定的负面特征，虽然不可避免但又必须控制在可接受范围内，主要提出如下应对措施；：
（一）调整材料配方、结构设计和挤出质量
空间电荷重量和陷阱深度、及其消散快慢，与材料本身的微观结构有关，且会影响到后续结果，所以主要应通过调整材料配方、及其纯净度，均匀混炼的分散性来增强电子穿透概率；提高交联敏感度、使用容易交联的交联剂（如增加TMPTMA；占比；1.5~2.5；左右、丁二酸二炔丙脂；DPS；放电破坏剂量可达24Mrad；等）增强交联性从而大幅度降低辐照所需剂量；避免形成电子积累；；通过改变电缆结构设计，特别是影响绝缘和护层的圆整完整、内层厚度等因素着重考虑；绝缘线芯包带使用应谨慎（防止玻璃纤维在高速摩擦时会产生静电），防止在护套辐照后，会出现包带粘连在绝缘上难以剥离的情况，强行剥除后，会对绝缘产生影响，引起绝缘电性能下降。同时，绝缘挤塑工序对绝缘材料应有预热处理（一般70~80℃），挤出温度也要做到开机前宜高不宜低（比正常挤出高10℃）；避免塑化不良、气孔产生。
（二）辐照过程中注意确保冷却效果
在辐照过程中，由于高能电子的轰击和内部分子结构发生的交联特性，滚筒和线缆都会产生高温，根据每种材料交联特性需求、辐照剂量和能量的大小，温度一般在70-140℃之间[3]。设备必须具备和增加冷却装置，降低材料温升，控制在50℃以下，避免产生气孔。
（三）控制辐照剂量和能量对辐照线芯进行接地
辐照剂量和能量的大小是严谨的，必须受控。一方面，剂量过大——材料本身所需吸收辐照剂量过多，材料加速老化，缆芯分子结构遭受破坏，致使电性能下降。另一方面辐照能量（Me；V）太小，使得高能电子不能够穿透绝缘材料顺利到达导体后回流大地；因此，一般推荐辐照设备的大能量、小剂量（在同步调整时，收放线的生产速度（m/min）不变以较小束流（m；A）辐照、或束流不变提高速度，一般推荐前者方案），不盲目追求交联度。
（四）避免多次辐照形成的累积效应和过交联
多次辐照对缆芯的分子结构破坏，对于绝缘材料中已形成的三维网状聚合物，多次进行辐照时，会破坏其网状结构。导致绝缘电性能下降，容易形成失能电子残留和电离正负电荷增加。一般推荐一次辐照，并且均匀；在道次、吸收剂量稳定的条件下，尽量加大能量、减小生产速度。辐照交联电缆料中不加入交联剂，也存在硬交联现象。类似情况说明只有在合适的能量穿透条件（厚度和规格）、剂量稳定条件（交联体系）下避免辐照本身所造成的伤害。辐照本身是属于加速老化的一个过程（一般建议热延伸在百分之八十到百分之一百二十左右，即凝胶含量交联度在65到80之间）[4]。如果绝缘热延伸要求的值太低，在材料辐照后已经达到极限交联度后再经过辐照，那将再次破坏其材料性能，导致相关性能下降或不稳定。
结语
随着装配式建筑和大型公益性建筑的增多，电线电缆应用于建筑工程时，其防火、清洁无毒及使用寿命等各方面的指标，应逐渐得到重视。市面上虽然有销售用于不同领域的特种电缆，但是大部分人缺乏安全用电意识，贪图方便，选用普通材质电缆进行使用。这就为安全用电带来了隐患。为了降低生产生活中因电线电缆造成火灾的风险，减少经济损失，有必要提高被使用电缆的安全性能。尤其是在建筑上面，对于电线电缆的选择以及各种性能更要重视，并进行针对性的方法寻找，以便推动建筑的更好发展。
参考文献
[1]夏国春，电线电缆绝缘检测技术[J]，建材与装饰,2019(28)：238-239，
[2]王成，电线电缆绝缘及护套材料的技术分析及质量控制[J]，中国新技术新产品,2019(14)：46-47，
[3]陈颖，建筑工程中电线电缆的质量检测分析[J]，居舍,2017(33)：36，
[4]罗志明,叶玲，高层建筑防火电线电缆的选用[J]，电子世界,2017(18)：164，