交联聚乙烯绝缘电缆

电力工程材料

交联聚乙烯绝缘电缆是一种适用于配电网等领域的电缆，具有PVC绝缘电缆无法比拟的优点。它结构简单、重量轻、耐热好、负载能力强、不熔化、耐化学腐蚀，机械强度高。

简介

交联聚乙烯绝缘电缆是利用化学方法或物理方法，使电缆绝缘聚乙烯分子由线性分子结构转变为主体网状分子结构，即热塑性的聚乙烯转变为热固性的交联聚乙烯，从而大大提高它的耐热性和机械性能，减少了它的收缩性，使其受热以后不再熔化，并保持了优良的电气性能。

性质

交联聚乙烯绝缘电缆采用过氧化物交联的方法，使聚乙烯分子由线型分子结构变为三维网状结构，由热塑性材料变成热固性材料，工作温度从70℃提高到90℃，显著提高电缆的载流能力。交联聚乙烯绝缘电缆具有以下优点：

1、耐热性能：网状立体结构的XLPE具有十分优异的耐热性能。在300℃以下不会分解及碳化，长期工作温度可达90℃，热寿命可达40年。

2、绝缘性能：XLPE保持了PE原有的良好绝缘特性，且绝缘电阻进一步增大。其介质损耗角正切值很小，且受温度影响不大。

3、机械特性：由于在大分子间建立了新的化学键，XLPE的硬度、刚度、耐磨性和抗冲击性均有提高，从而弥补了PE易受环境应力而龟裂的缺点。

4、耐化学特性：XLPE具有较强的耐酸碱和耐油性，其燃烧产物主要为水和二氧化碳，对环境的危害较小，满足现代消防安全的要求。

应用

交联聚乙烯绝缘电缆适用于配电网、工业装置或其他需要大容量用电领域，用于固定敷设在交流50Hz、额定电压6kV～35kV的电力输配电线路上，主要功能是输送电能。

关键性技术问题

尽管交联聚乙烯（XLPE）作为绝缘材料有很多突出的优点，经过多年的努力也开发出了一些优秀的产品，但是仍然有一些重要的问题需要解决。从高压直流输电电缆的市场来看，传统的高压直流输电电缆如浸式纸绝缘电缆或者充油式电缆仍然是主流产品，而且在此基础上改进的工作仍然在不断进行，这一点由世界上最大的两家电缆公司意大利的普瑞司曼公司和法国的耐克森公司生产的产品中可以看出来。在500kV 及500kV以上的高压直流输电电缆的产品来看，充油式- 纸绝缘电缆仍然是绝对的主流产品，相比之下，500kV 的高压直流XLPE 绝缘电缆在日本只是处于试验认证阶段而没有得到商业认证，ABB 公司的轻型高压直流输电电缆虽然有80kV、150kV 和320kV 已经通过商业认证，但是应用到工程项目上的还只是80kV、150kV 两个电压等级的系统。从此可见，提高电压等级和容量是高压直流XLPE 绝缘电缆产品的发展方向，这也对技术上提出了相应的要求。

从技术层面上来看，XLPE 绝缘电缆在高压直流输电过程中，产生和积累的空间电荷是聚合物绝缘材料需要面对的最重要的问题，它始终限制着聚合物绝缘材料在高压直流输电电缆中的应用。所以，空间电荷积累的机理和抑制空间电荷积累都是研究的重点，包括相应的聚合物绝缘材料电缆中半导体- 绝缘体交界面性质和半导体材料- 绝缘体材料的研究、绝缘体交界面性质的研究、温度梯度对空间电荷产生的影响、空间电荷积累的过程等。

当然也包括其他的一些问题：绝缘材料老化的机理、新材料长期的稳定性、局部放电的影响。还不清楚运行电压的上限应该由空间电荷的量度决定，还是由电气老化的阙值电压来决定。

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