交联聚乙烯绝缘吸水试验（重量法）探讨

摘要：长期运行于潮湿或水下环境中的XLPE电缆，其绝缘层吸水问题日益受到关注，因吸水可能导致绝缘电阻下降、介电常数增加，进而影响电缆的安全稳定运行。

关键词：交联聚乙烯绝缘、吸水试验（重量法）、电缆安全、环境适应性。

0引言

目前随着电力行业的飞速发展，交联聚乙烯（XLPE）绝缘电缆因其优异的电气性能、机械强度及耐环境老化特性，已成为电力传输与分配系统中的关键材料。然而，长期运行于潮湿或水下环境中的XLPE电缆，其绝缘层吸水问题日益受到关注，因吸水可能导致绝缘电阻下降、介电常数增加，进而影响电缆的安全稳定运行。本文旨在探讨交联聚乙烯绝缘材料采用重量法进行吸水试验的可行性，通过理论分析、实验设计、数据采集与分析，验证该方法的科学性、准确性和实用性，为电缆行业的质量控制和产品评估提供理论依据和技术支持。

交联聚乙烯绝缘电缆因其卓越的性能，广泛应用于高压、超高压电力传输系统中。然而，环境因素如湿度、温度等对XLPE绝缘材料的长期性能有着不可忽视的影响，其中吸水现象尤为关键。现有文献中，关于XLPE绝缘吸水性的研究方法多样，包括电学测试法、重量法等，但每种方法均存在其局限性。重量法作为一种直观、简便的物理测试手段，在材料吸水性能测试中具有广泛应用基础，但其应用于XLPE绝缘材料的可行性尚需深入探究。

一、交联聚乙烯绝缘材料概述

1.1 交联聚乙烯特性

交联聚乙烯是通过化学或物理方法使聚乙烯在一定条件下从线性分子结构转变成体型三维结构，同时由热塑性塑料转变为不溶不熔的热固性材料。交联聚乙烯与热塑性聚乙烯比较，提高了耐热变形性，改善了高温下的力学性嗯呢，改进了耐环境应力龟裂和耐热老化性能，增强了耐化学稳定性和耐溶剂性，基本保持了原本的电气性能。所以使用交联聚乙烯可以使电缆的长期工作温度从70℃提高到90℃。同样厚度的电缆，交联聚乙烯的载流量大的多。以上众多优越性能使交联聚乙烯特别适用于电力输配电用的电缆绝缘。

1.2过氧化物交联过程

过氧化物交联聚乙烯是先用聚乙烯树脂配合适量的交联剂和抗氧剂 ，根据需要有时还加入填充剂和软化剂等组份，充分混合，制成可交联的聚乙烯混合物颗粒。然后用挤出机等设备将此混合物挤包在导体上，加工成型，再将包有可交联聚乙烯混合物的导体，通过一个有一定压力和一定温度的交联管道设备，使聚乙烯中的交联剂引发，分解成化学活性很高的游离基，夺取聚乙烯分子中的氢原子，使聚乙烯主链的某些碳原子转变成活性游离基，二大分子链上的游离基相互结合，既产生交联，交联好的聚乙烯电缆尚需要冷却，再卷绕收线。

1.3吸水对XLPE绝缘性能的影响

XLPE绝缘层吸水后，水分子会渗透到聚合物分子间，导致绝缘电阻下降、介电常数增加，进而影响电缆的电气性能和运行安全。此外，吸水还可能引起材料膨胀、机械性能下降等问题。

二、 吸水试验方法综述

2.1 现有方法

目前，吸水性的测试方法主要包括电学测试法、以及物理测试法（如重量法）。电学试验法主要用于聚氯乙烯材料（PVC），重量法主要用于交联聚乙烯绝缘料（XLPE）和无卤阻燃护套料。电学测试法能直接反映吸水对电气性能的影响。但仅适用于成品电缆；重量测试法则以其简便快捷的特点，在初步筛选和质量控制中具有独特优势，并适用于原材料和成品电缆。

2.2 重量法原理

重量法基于材料吸水前后质量变化的直接测量，通过精确称量样品在特定条件下的质量变化，计算吸水率。该方法具有操作简便、成本低廉、结果直观等优点，特别适用于大批量样品的初步筛选和质量控制。

三、交联聚乙烯绝缘吸水试验（重量法）设计

3.1 试验样品与使用设备

本试验室主要进行成品电缆的绝缘吸水试验，本次试验选择对象为GB/T 12706.2-2020 《额定电压1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）挤包绝缘电力电缆及附件 第2部分：额定电压6kV（Um=7.2kV）到30kV（Um=36kV）电缆》中8.7/15kV中压电力电缆，按照GB/T 2951.13-2008《电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第13部分 ：通用试验方法—密度测定方法—吸水试验—收缩试验》序号9.2要求，样品分别来源于中压电力电缆黄、绿、红的三项线芯的交联聚乙烯绝缘。每个线芯取两个试样，为了将一个试样放置在一个容器中，试验采用长度区分法，既将制好的（0.6-0.9）mm的厚度的样品切成95mm和85mm两个长度。宽度为（4-5）mm。计算出试样的表面积A。用浸湿的滤纸将试样处理干净。

使用仪器和设备：电子天平（JJ124BC）、              真空干燥烘箱（DZF-1ASB）、数显恒温水浴锅（HH-4）、橡胶多头测厚仪（CH-10-C）、数显卡尺（0-150mm）

3.2 试验条件和试验步骤

步骤一：将6个样品放置在温度70℃的真空环境中72h，经此处理后取出放在干燥器皿中1h，称重得到M1。

步骤二： 然后将样品置于装有蒸馏水的容器中，将容器放置在85℃的恒温水浴中，恒温14天。14天后将样品取出转至常温的蒸馏水中并冷却，然后取出样品甩干其上的水分并用滤纸擦干，得到M2。

步骤三：最后再进行一次与 “步骤一”同样的处理条件，得到M3。

M1、M2、M3，精确到0.1mg。

3.3数据处理

当M3＜M1，吸水量=（M2- M3）/A；当M3＞M1，吸水量=（M2- M1）/A

为了清晰的记录整个试验的过程，我将数据记录表列出来（见表1）

表1

五、 结束语

基于以上提到的交联聚乙烯电缆料的反应过程和吸水试验的情况可以看出，交联聚乙烯吸水试验（重量法）存在一定的试验数据偏差，导致数据反映出的吸水量非真实吸水量。从而无法客观的反映出该产品在使用过程中是否真正的具有不吸水的特性。从而无法直观的反映出产品在潮湿的环境中是否真的具有良好的耐电性能。

参考文献：

【1】 GB/T 12706.2-2020 《额定电压1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）挤包绝缘电力电缆及附件 第2部分：额定电压6kV（Um=7.2kV）到30kV（Um=36kV）电缆》

【2】GB/T 2951.13-2008《电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第13部分 ：通用试验方法—密度测定方法—吸水试验—收缩试验》

【3】电线电缆手册2   《电线电缆手册》编委会 组编 徐应麟 主编