远东电缆有限公司
摘要：随着我国经济的飞速崛起，老百姓的生活质量产生了快速变化，人民的日常生活质量得到了提高的同时，电力设施已经与人民的生活密切相关，电线电缆作为电力设施传输的媒介，起到了至关重要的作用，但不可回避的是，我国越来越多的电缆埋设在外界，收外界干扰较大，存在着没有防护措施的状态，很容易受到外界排泄物逇干扰，存在不同的酸性和碱性环境。而作为电线电缆层是一种有机化合物，所以在受到外界干扰之后，会对绝缘性能起到干扰作用。长时间处于酸性环境内会直接影响绝缘体的性能，本文研究聚氯乙烯(PVC)、交联聚乙烯、低烟无卤为绝缘材料在不同pH值、不同时间、不同温度下研究它们的绝缘性能变化。
关键词：电线电缆;酸碱环境;绝缘性能
电缆绝缘老化的重要影响因素之一是电缆运行时接触介质中含有电解离子。当周围环境呈现酸性或碱性时，介质中含有较多的电解离子，电解离子浓度越高，离子越容易进入电缆绝缘内部，撞击绝缘材料分子链，导致绝缘材料中分子基团发生氧化分解，从而加速电缆绝缘的老化。随着电缆运行年限的增长，地下电缆难免会受到水浸及酸碱性物质腐蚀的影响，外部保护受损，内部绝缘老化速度加快，因此电缆接触介质的pH值直接关系到电缆被腐蚀的程度及其电气性能。目前我国处于高速发展时期，工业、农业发展迅速，由于不同地域的气候、土壤特性等不一样，对电缆运行加速老化的程度也各不相同，因此针对酸碱性环境对电缆绝缘性能的影响研究非常重要，而目前有关酸碱性环境对电缆绝缘的影响研究报道较少。
一、利用绝缘老化测试方式进行观察测试
电线电缆绝缘是由于外界环境因素等因素的干扰而不断产生的老化问题。电线线缆随着电气性能的变化，不断产生老化问题，直接导致不同材料在微观中产生不断变化。所以在通过绝缘层变化进行观察，可以清晰看到绝缘老化的变化趋势，从而能够有效的断定绝缘老化的具体情况，我们对于测试绝缘采用的是扫描电子显微镜 (scanningelectronmicroscope，SEM)，红外光谱(InfraredSpectroscopy，IＲ)，差示扫描量热分析(differentialscanningcalorimetry，DSC)。下面对观察测试方法加以说明。
1.关于扫描电子显微镜(SEM)的简要介绍
扫描电子显微镜适用于材料表面及断面外在形态分析，可以说是具有较高的分辨率、图像质量高、应用广泛等十分多优点。我们所要测试的本项目中使用的是日本电子(JEOL)生产的扫描电子显微镜，该设备分辨率在1.0(15kV)～1.4nm(1kV)之间可以调整，显微镜的范围为25～800000倍调整范围。
1.2关于红外光谱分析(IＲ)的简要介绍
IＲ是指高聚物研究中具有不同特征的一种表面现象，是一种基本的测试手段。我们这里讲的是分析官能团及化学键的重要变现特征，具有对物理和化学物质的高巨物的反映，是研究不同化学和物理项目最具典型的表达方式。可以说，在使用此项目中，美国生产的红外光谱仪是此项目的核心关键。具体型号是Nicolet6700，其检测范围为400cm，分辨率为0.09cm。
1.3关于差示扫描量热分析(DSC)的简要介绍
DSC是通过测量单一样本在不同类型的温度下，揭示事物的发生量变或质变所引起的热变化，即吸收热量或释放热量，以此来推断所谓的材料极易发生的聚集性的结构实施变化。通过不同的项目以此来使用的是美国TA公司生产的调制型差示扫描量热仪，型号为Q2002扫描温度范围为－80～550℃，灵敏度为0.2μw，扫描速率为0.01～200℃/min，最大可称量100mg。本研究中主要使用该设备测量待测样本的熔点、结晶度、结晶速率等。
2不同温度、不同pH值环境下的电线电缆绝缘性能
分别配置pH值为5、7、9溶液，将聚氯乙烯(PVC)、交联聚乙烯、低烟无卤为绝缘材料的电缆在常温、40℃、60℃浸泡其中1个月，采用GB/T3048.5－2007《电线电缆电性能试验方法第5部分绝缘电阻试验》方法测试绝缘电阻。
以聚氯乙烯(PVC)、交联聚乙烯为绝缘材料电缆的绝缘电阻值随温度升高而降低。低烟无卤电缆绝缘电阻值受浸泡时间影响不明显、受温度影响不明显。
3试验分类
3.1XLPE薄片老化实验
为了研究环境酸碱度对电缆绝缘材料老化的影响，首先对交联聚乙烯绝缘材料在酸碱环境下的水树老化特性进行研究。实验样本选用过氧化物交联的XLPE薄片，根据工业10kV电缆绝缘用料的加工条件压制，其各项介电性能和工业XLPE电缆绝缘相近。将XLPE薄片制作成尺寸为50mm×50mm×3mm的样本，取其中间圆心直径为25mm的区域作为加速水树老化区，用钢针在老化区域内均匀地扎入3排共计18个针孔缺陷，孔深1.5mm。采用IEC/TS61956：1999推荐的杯状实验装置进行加速水树老化实验，将XLPE样本置于杯身与杯底的铜电极之间并固定，向杯中加入老化溶液，盖上杯盖。配制的老化溶液pH值分别为1、5、9、13。随后在上铜电极施加有效值为7.5kV、频率为400Hz的正弦交流电压，杯底铜电极接地。
3.2短电缆老化实验
为了研究环境pH值对电缆绝缘性能的影响，选用YJLV22-3×95型8.7/15kVXLPE电缆进行人工加速老化实验，加速老化装置示意图如图2所示。将短电缆样本外热缩管两端封闭，并在其中加入不同pH值的溶液，加速老化过程中保证热缩管中的溶液浸没针孔缺陷。老化4周后，测量短电缆样本的50Hz介质损耗因数，并对试样进行极化-去极化电流测试(polarizationanddepolarizationcur rentmethod，PDC)，获取试样的0.1Hz超低频介质损耗因数，结果取其平均值进行比较和分析。
4提高电缆安全性建议
在市场上拥有各式各样的销售用于各个领域的特色电缆，但是不同类型的人员缺乏安全用电意识，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，有必要提高普通型电缆的安全性能。
1)建议在护套电缆料制造的过程中将无机填充物进行胶囊化处理。酸性条件下，电缆表面裸露的无机填充物容易被溶解，使绝缘厚度减小，绝缘厚度减小就容易被击穿，造成漏电危险。胶囊化处理可以让有机材料保护填充的无机材料，提高绝缘材料耐酸能力。
2)科学布线，将电缆统一规划，外加PVC管进行保护，保证常温干燥。避免电缆直接裸露在外界环境中，酸性及潮湿环境均不利于电缆的长期使用。
3)定期检查电缆的使用环境，做好电缆的表面清洁，对存在隐患的电缆进行修复或更换，保证安全用电。
结语
我们可以说，强酸强碱条件下老化XLPE样品中的水树尺寸比弱酸弱碱条件下更大。在碱性条件下针尖水树长度大于酸性条件下水树长度，并且针尖水树长度大于两侧水树长度，表明碱性条件下电缆绝缘中水树更易沿电场线方向生长发展，形成贯穿性水树，对电缆的实际运行危害更严重。通过比较不同酸碱条件下短电缆样本老化后PDC低频损耗因数和工频介质损耗因数测试结果，碱性条件下短电缆样本老化后的电气性能下降更加明显，结合薄片试样的实验结果进一步说明了碱性环境对电力电缆绝缘老化的影响更明显。
参考文献
［1］郭金明，覃秀君，李婧．探究酸碱性环境对电缆绝缘老化的影响［J］．绝缘材料，2019，52(5)
个人简介:
宗文超；出生日期1992-08-04；学历：全日制本科；毕业学校：南通大学杏林学院；现有职称级别：助理工程师；主要从事的方向：电缆制造工艺；