金联宇高压阻水电缆的特性是什么？

一是“半导电缓冲阻水带资料查核要求的缺失”。因为电力电缆内部资料之间存在相容性的特色，国内一直在运用的半导电缓冲层资料短少针对这方面的查核要求。

二是“产品规范要求不明晰”。高压电缆产品规范中半导电缓冲层的作用描绘不行明晰，导致在结构规划和资料挑选等方面考虑不行细心，简略构成电缆径向电流的会集，部分缓冲层发热引发烧蚀或加快白色粉末的构成。

三是“半导电缓冲阻水层吸湿性强知道不行”。原资料制作、包装、运送、运用的进程和电缆设备等环节中没有充分知道半导电缓冲阻水带吸潮强的特色，半导电缓冲带吸潮是加快白色粉末构成的首要原因。

研讨成果标明：高压电缆阻水特性、缓冲层资料阻水特性和高压电缆缓冲层结构三者之间是彼此限制的，过火着重三者中的某一个方面，都会发生晦气的影响。三者之间的联系如图1所示。

图1：缓冲层资料阻水特性、电缆阻水特性和电缆护层结构

三者之间的联系

高压电缆用半导电阻水带资料

有人以为添加半导电阻水带资猜中的阻水粉含量，能够进步高压电缆的阻水功能，简略的看是是乎有必定的道理，但假如电缆结构规划不合理，也不能够满意高压电缆护层阻水功能的要求，别的也会带来相容性的问题。

1. 半导电阻水带资猜中的阻水粉含量与pH值的联系

很多实验研讨标明：高压电缆缓冲层中呈现白色粉末斑驳与缓冲层中阻水粉有亲近的联系，白色粉末物质为三氧化二铝、碳酸钠或碳酸氢钠，构成这些物质的底子原因是阻水粉资料是聚丙烯酸钠粉末，在吸收空气中的潮气（水分）后，构成OH-离子与铝护套起化学反响，生成氢氧化铝，然后再分化生成三氧化二铝白色粉末；和与空气中的CO2和Na+起反响生成碳酸钠或碳酸氢钠。假如削减缓冲带材中阻水粉资料--聚丙烯酸钠含量，那么即便缓冲层吸潮后，生成的OH-离子量也会削减，恰当于其溶液的pH值小，构成白色粉末的概率就会下降或许构成较少的白色粉末。

为了证明阻水粉含量与pH值的联系,咱们做了二组典型的比照实验。一组是国产阻水粉不同含量的pH值实验，别的一组是同含量的国产阻水粉与进口阻水粉的比照实验，成果见表1。

表1：不同含量的阻水粉对应的pH值

测验办法为新编我国规范化协会集体规范T/CAS 374-2019《额外电压26/35kV以上挤包绝缘电力电缆用半导电缓冲层资料》附录C-- pH值的实验办法。规划的实验计划中“阻水粉含量”是指阻水带出产工艺中规则的单位平方米阻水带上涂敷的阻水粉分量。

从表1咱们能够看出，阻水带中不同含量的阻水粉其规则溶液中pH值不同，pH值的巨细与阻水粉含量成正比，因而下降阻水带中的阻水粉含量对按捺缓冲层白色粉末的构成或下降白色粉末数量是至关重要的。

下降阻水带中的阻水粉含量不等于下降了高压电缆护层的阻水特性，这与电缆结构规划联系亲近。

从表1中咱们还能够看出，国产阻水粉与进口阻水粉的差异，在同量基础上，进口阻水粉的pH值显着优于国产的。

别的，国产和进口阻水粉溶解在水中的行为看，进口阻水粉溶解液均匀，国产阻水粉有分层现象，见图2。这种分层现象是不是与阻水作用有相关性，还需求深化研讨。

2. 半导电阻水带资料pH值的确认

之前不管半导电缓冲层资料出产企业仍是电缆制作企业对半导电阻水缓冲层的pH值即酸碱度的要求都未给予高度注重，JB/T 10259-2014《电缆和光缆阻水带》中阻水型半导电带对酸值也没有要求，也便是说咱们对这个要求都没有考虑或重视到，经过研讨标明这个目标恰当重要，与高压电缆缓冲层白色粉末的构成亲近相关，也是高压电缆结构中各元件之间相容性的特色。那么半导电缓冲层pH值怎么确认？从电缆发生毛病的原因考虑，pH越小越好，但既要考虑阻水作用又要考虑pH值巨细，应从国内原资料实践动身，拟定一个现在有必定供货商能够到达的目标要求较客观，假如pH值目标要求定苛刻了，咱们都满意不了，不现实，假如定宽松了，又达不到按捺毛病的发生。咱们经过很多的实验研讨，在T/CAS 374-2019《额外电压26/35kV以上挤包绝缘电力电缆用半导电缓冲层资料》规范中规则pH值应不超越7.2±0.3。研讨实验数据如表2所示。

表2：不同供货商半导电缓冲带pH值数据

    关于半导电缓冲带原资料供货商来讲，出产的半导电缓冲带pH值要满意T/CAS 374-2019规范要求，能够经过挑选阻水粉原资料或下降阻水粉的含量能够满意规范要求。

高压电缆护层阻水特性

    在高压电缆产品规范中规则了高压电缆护层阻水实验办法和查核要求。

实验办法规则：应从经过曲折实验后的电缆上截取一段3 m长的电缆，并水平放置。应在电缆中心部位切除一段宽约50mm的圆环。切除的圆环应包含绝缘屏蔽以外的一切各层资料。选用恰当的设备（见图3），将一根内径至少为10 mm的管子笔直放置在切开的圆环上，并与外护套表面相密封。电缆穿出该设备处的密封应不在电缆上发生机械应力。

应在5min内向管子内注入温度为（20±10）℃的水，使管中水柱高于电缆中心1 m（见图3）。

灌水后的试样设备应放置24 h。

然后应在试样上施加10次加热循环。应选用恰当办法加热导体，直到其温度到达电缆正常运转时导体最高温度以上5 K到10 K之间的一个安稳温度，但不该到达水的沸点。应至少加热8 h。在每一个加热期内，导体温度应坚持在上述温度范围内至少2 h，随后应天然冷却至少16 h。

水头应坚持在1 m。

查核要求：实验期间，电缆试样两头应无水分渗出。

从上述高压电缆阻水实验办法描绘看，高压电缆阻水实验能否经过，取决于绝缘屏蔽和金属护套之间的空隙和阻水资料的阻水功能，二者彼此和谐才干满意阻水的要求，而之前职业中点评半导电缓冲资料阻水功能都选用JB/T 10259-2014《电缆和光缆阻水带》中“胀大高度和胀大速率”的目标来衡量，怎么将半导电缓冲带资料的“胀大高度和胀大速率”与高压电缆护层阻水（透水）功能联系起来，没有人做过专门研讨，假如做研讨也无从下手，也便是说半导电缓冲带资料的“胀大高度和胀大速率”虽然是衡量半导电缓冲带的阻水特性目标，但无法辅导高压电缆的阻水结构规划。因而需求树立一个全新的实验办法，能衡量半导电缓冲带的阻水功能，设定的查核目标一起也能给规划高压电缆阻水结构带来参阅信息。

在拟定T/CAS 374-2019规范之前，咱们专门进行了这方面的研讨，在该规范中咱们规则和界说了“阻水速率”这个项目--阻水型半导电缓冲带资料的均匀阻水速率不大于20.0mm/h。

其实验办法如下：

1）从防潮包装中取出制品半导电缓冲带，剪取三个试件，每个长度1000mm。

2）将三个试件堆叠放置于阻水速度实验设备（图4）的槽内，假如试件有疏松纤维层，则应朝上。

3）用厚度调理旋钮调理上夹具的方位，使得上夹具与槽底板的间隔为2倍的试样标称厚度。

4）调理阻水速率实验设备处于水平状况，在水压设备中加去离子水，使得水液面间隔上夹具高度为1000mm，马上计时。

5）24h后，去除水压设备或封闭供水，打开上夹具,丈量单边水浸透的最大间隔L(mm)。

此实验办法的特色是既查核了半导电阻水带的阻水特性，又查核了阻水带胀大特性与阻水速度实验设备上下夹具之间隔离的联系特性，这个联系特性给电缆结构规划中铝护套轧纹深度操控供给了参阅依据。

    此实验办法的规划反响了高压电缆阻水特性与电缆结构、半导电缓冲带资料阻水特性之间是彼此相关的。

高压电缆缓冲层结构规划

高压电缆缓冲层结构规划要考虑多种要素，首要触及的结构参数是缓冲层的厚度和轧纹深度（波谷与绝缘屏蔽层之间的间隔），缓冲层结构规划应考虑缓冲层的作用着手，缓冲层的电气功能作用有：供给电缆充电电流通道、绝缘层走漏电流通道、中性点电流通道、不平衡电流通道、毛病电流通道和浪涌电流通道；缓冲层的机械功能作用有：补偿绝缘热胀大和缓解因侧压力对电缆绝缘线芯的揉捏，假如是阻水结构还应考虑阻水作用。

依据研讨成果，在规划阻水型高压电缆护层结构时，既要考虑电缆的热胀大问题，又要考虑铝护套波谷与缓冲层的严密触摸问题，严密触摸既是六种电流在缓冲层中构成均匀通道的要求，也是缓冲层阻水特性的要求。

GB/T11017.2-2014《额外电压110kV(Um=126kV)交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件 第2部分：电缆》和GB/T22078.2-2008《额外电压500kV(Um=550kV)交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件 第2部分：额外电压500kV(Um=550kV)交联聚乙烯绝缘电力电缆》以及AEIC CS9-15《Specification for extruded insulation Power cables and their accessories rated above 46 kV  through 345kV》能够看出，缓冲层或纵向阻水层或垫层与金属层之间的触摸方法描绘有差异，不行明晰，缓冲层与金属层的触摸方法会影响到电缆运转的寿数。

在GB/T11017.2-2014规范中这样要求的：“缓冲层应是半导电的，以使绝缘半导电屏蔽层与金属屏蔽层坚持电气上触摸杰出”，关于二个导电的物体，坚持电气上触摸杰出，以下三种触摸方法都能够到达电气上的触摸杰出：

图7：二个物面子触摸

假定A物体和B物体都是导体或半导体，，从图5、图6和图7咱们能够了解A物体和B物体都是电气上触摸杰出的，假定三种触摸状况下A物体流到B物体的电流是相同的，那么三种状况触摸点的电流密度相差很大。

图8：皱纹铝套波谷与绝缘屏蔽之间经过缓冲层点触摸

关于GB/T22078.2-2008规范，缓冲层与金属层触摸的要求未提及，这是不当之处，从其他相关规范来看，规则电缆径向电流的通道是非常重要的。

关于AEIC CS9-15《Specification for extruded insulation Power cables and their accessories rated above 46 kV through 345kV》规范，对缓冲层与金属层触摸要求的提法有别于国标，金属屏蔽层/金属护套应与其下面的半导电层接连的或频频的（关于皱纹护套）电气触摸，为绝缘充电和走漏电流、中性线电流、相不平衡电流、毛病电流和浪涌电流供给一个同一中心的导电途径（a concentric conducting path）。这儿着重了接连的电气触摸，并给六种电流供给一个同一中心的导电途径，特别说到皱纹金属护套应频频的电气触摸（也便是周期性的触摸），怎么了解“a concentric conducting path”？假如缓冲层与金属层是面触摸方式，如归纳护层结构，滑润金属护套结构，要完成同一中心的电流导电途径比较便利，假如是金属皱纹护套结构，如图5所示，此刻的轧纹有必要深、严密，确保轧纹波谷四周都与缓冲层严密触摸，才干确保径向电流是在各个方面都有途径，这是AEIC CS9-15规范所要求的。

 图9：同一中心的导电通路示意图

比照GB规范和AEIC CS9-15规范，在缓冲层与金属护层触摸表述上有差异，AEIC CS9-15规范表述清楚，不只规则了电气上接连触摸，还规则了径向电流的流向散布，这对电缆结构规划者来讲，怎么考虑缓冲层的厚度？怎么规划轧纹深度？都给出了清晰的要求。

再回过头来看看咱们现在的电缆结构，怕绝缘热胀大皱纹金属护套波谷揉捏绝缘，或许满意设备者便于取出金属护套的要求，规划过盈的结构空隙，给电缆长时间安全运转埋下了一个危险。

从缓冲层电气作用的要求看，铝护套波谷与缓冲层触摸越紧越好，但又会带来别的一个问题，便是绝缘热胀大后绝缘受压问题，因而应归纳考虑电缆护层结构的规划。

在进行结构规划时，铝护套内径、缓冲层厚度和轧纹深度三者要和谐。高压电缆缓冲层厚度需求考虑阻水的作用、绝缘热胀大，所以不能太薄，依据前述考虑到缓冲层与金属护套要尽或许的添加触摸面积，因而轧纹要深一些，在任何状况下铝护套波谷的整个圆周都确保与缓冲层触摸，不管是绝缘线芯圆周的底部仍是顶部都与波谷触摸，在这种结构状况下能最大极限的进步了铝护套与缓冲层的触摸面积，因而缓冲层还应加厚，确保铝护套波谷与绝缘屏蔽层之间的缓冲层厚度能吸收掉绝缘热胀大带来的直径添加值。

咱们给出以下绝缘屏蔽层与铝护套之间的间隔怎么确认的示例，供参阅。如图10所示，灰色为交联聚乙烯绝缘，黄色为绝缘屏蔽层，黑色为半导电缓冲层，淡蓝色“曲线”为皱纹铝护套，△为缓冲层无压力状况下绕包的厚度，△1铝套波谷轧入缓冲层的深度。

 图10：皱纹铝护套轧纹深度示意图

在这儿提出△1的概念便是确保绕包缓冲层的底部和顶部都与铝套波谷严密触摸。

主张λ取0.66左右；110kV的电缆△取4.0～4.5mm；220kV的电缆△取4.5～5.5mm；500kV的电缆△取5.0～6.5mm。

引进λ的数值是为了确保当电缆处于自在状况时，不只电缆线芯的底部铝护套与缓冲层严密触摸，也能确保铝护套波谷四周都与缓冲层严密触摸，这样也能确保绝缘热胀大后绝缘不受揉捏。

总结

1. 为了满意高压电缆阻水功能要求，过火寻求半导电缓冲带阻水功能要求，会带来pH的增大，为高压电缆缓冲层发生白色粉末，乃至发展到电缆本体击穿供给了基本条件之一，这种要求是不科学的；
     2. 下降阻水型缓冲带pH的办法有：挑选适宜的阻水粉或下降缓冲层带中阻水粉的含量；

3. 归纳考虑阻水带的阻水功能和电缆结构规划，完成高压电缆护层的阻水特性要求；一起考虑选用较低的pH值半导电阻水缓冲带，按捺缓冲带吸潮后白色粉末的构成；铝护套与缓冲层严密触摸的结构规划不只确保缓冲层内六种电流通道的均匀性，一起也确保了绝缘热胀大后不受揉捏。