绝缘材料性能优化在中高压电缆制造中的应用研究

引言：

在输电功率与距离处于一定范围的状态下，输送电压越高，其电能损耗便越小，因此高等级的高压输送受到广泛关注。但是仍然值得一提的是，伴随着电压等级提高，在电缆制造过程中对绝缘材料的性能要求也随之提升，对于中高压电缆制造而言，不仅需要绝缘材料拥有安全稳定性能还需具备物理、化学等多方面性能，为此在实践中便必须采取创新策略，从多角度着手增强绝缘材料性能。

一、中高压电缆内涵

所谓中高压电缆顾名思义，其具体指额定电压处于 1-220kV 的电缆，其内部结构设计不仅尤为复杂，还兼顾机械强度、环境适应性以及电气性能等多方面要素 [1]。中高压电缆在远距离输电过程中发挥着至关重要的作用，可确保电能的高效传输。

二、中高压电缆制造对绝缘材料性能的要求

（一）良好的电气性能与机器性能

在中高压电缆制造过程中，首先要求绝缘材料拥有优良的绝缘电阻、局部放电电压以及介电强度等电气性能指标，避免在电缆出现短路故障时无法正常运行；其次，中高压电缆绝缘材料还需具备抗压强度、抗张强度以及耐磨性，可承受在应用过程中所产生的各种应力，避免绝缘外层出现损伤与破裂。

（二）具备良好的耐腐蚀性与热稳定性

中高压电缆绝缘材料还应具备良好的耐腐蚀性与热稳定性，即一方面中高压电缆绝缘材料需保障即使在高温条件中也可拥有稳定的化学与物理性能，避免因受到温度影响而导致绝缘材料失效或老化；另一方面，中高压电缆绝缘材料可有效抵抗各种化学物质的侵害，保障绝缘层可实现长期稳定运行。

（三）具备环保性与抗氧化性能

为降低中高压电缆在运行过程中对周围环境所产生的影响。首先绝缘材料需重视环保性能，保障在不会对人体或周围环境产生危害的同时节约资源。如采取生物基材料，该种材料具有可降解性以及可再生性，可提升绝缘材料利用率，降低对环境污染。其次，绝缘材料应保障可有效抵抗臭氧、氧气众多氧化物质的侵袭，避免发生安全隐患，增强电缆应用寿命。

三、绝缘材料性能优化在中高压电缆制造中的应用策略

（一）绝缘材料的结构优化

1. 选择科学合理的绝缘材料种类

在中高压电缆制造过程中，常用到的绝缘材料种类众多，不同绝缘材料之间性能存在巨大差异，因此需根据工程需求选择科学合理的绝缘材料种类。例如：首先可选取纳米纤维材料，该材料具有良好的绝缘性能、强度以及密度，可增强电缆自身的稳定性与机械强度。与此同时，该类型材料还拥有耐腐蚀性与导热性，可充分降低电缆在运行过程中的温升现象，增强材料应用寿命 [2]。

2. 增强绝缘材料厚度的均匀性

绝缘材料自身厚度的均匀性对电缆的电气性能会产生巨大影响，在中高压电缆制造过程中首先应选择最前沿的生产设备与生产工艺，保障绝缘材料、厚度均匀。其次，通过采取不断增加原材料自身配比、对加工工艺进行优化等诸多举措，增强绝缘材料厚度的均匀性。

3. 降低绝缘材料的老化速度与损耗

绝缘材料自身的老化速度与损耗与导热系数密切相关。首先在制造中可采取选择低导热系数绝缘材料或增加低导热系数填料的形式，有效减缓绝缘材料自身老化速度与损耗。其次，在中高压电缆应用过程中，避免绝缘材料受到外部机械作用以及化学物质侵蚀影响进而增强应用寿命。

（二）绝缘材料的工艺优化

1. 增强绝缘材料挤出密度

在中高压电缆制造过程中，绝缘材料自身挤出密度对电气性能会产生巨大影响，可通过对挤出设备、参数进行科学设置，改善生产工艺的方式，增强绝缘材料挤出密度，有效提升绝缘材料电气性能以及机械强度。

2. 优化对绝缘层结构的设计

绝缘层结构会直接影响到中高压电缆的电气性能，因此在中高压电缆制造过程中应优化对绝缘层结构的设计。例如首先可通过采取科学合理的连接方式以及排列方式，设计拥有放电弧以及散热性能的绝缘层结构，降低中高压电缆故障发生率。其次，增加添加剂，改善绝缘层自身性能。如提升其阻燃性能以及抗氧化性能等，保障中高压电缆得以稳定运行。

（三）绝缘材料损耗的优化

在中高压电缆应用过程中，因受到长时间应用及环境因素的作用，绝缘材料不可避免地会发生损耗，造成中高压电缆能源输送损失以及出现故障，为此在制造过程中需对绝缘材料的损耗进行优化，以增强中高压电缆应用稳定性与可靠性。

1. 提升绝缘材料结构强度

绝缘材料自身结构强度直接决定了结构程度，因此提升绝缘材料结构强度至关重要。首先可在中高压电缆制造过程中增加绝缘材料中纤维的总体含量，提升绝缘材料抗压强度以及抗拉强度，减小损耗。其次，在制造过程中应用交联聚乙烯高性能塑料，该种材料拥有良好的结构强度以及电学性能，可有效降低绝缘材料损耗。

2. 应用局部放电控制技术

在中高压电缆运行过程中，局部放电是指绝缘材料出现局部放电的一种现象，虽然该种现象对中高压电缆运行系统的影响作用较小，但伴随时间作用，在长期累积作用下，便会致使绝缘材料损耗进一步扩大。可通过采用高频电压法以及脉冲电流法等局部放电控制方式，避免局部放电的出现，最终降低绝缘材料损耗。

结束语：

总而言之，由于中高压电缆在电力输送过程中的特殊性，因此对绝缘材料性能提出更高要求。绝缘材料需具备良好的电气性能与机器性能、良好的耐腐蚀性与热稳定性、具备环保性与抗氧化性能。只有提升绝缘材料性能才可保障中高压电缆的安全稳定运行，为此在制造过程中需对绝缘材料展开结构优化、工艺优化以及损耗优化，满足中高压电缆运行需求，最终促进电力事业的长期可持续性发展。

参考文献：

[1] 侯帅 , 傅明利 , 黎小林 , 等 . 添加剂及其含量对交联聚乙烯高压电缆绝缘材料性能影响 [J]. 高分子材料科学与工程 ,2023,39(2):58-65.

[2] 彭琳琳 , 李博 , 赵琳琳 , 等 . 高压电缆绝缘老化机理及预防措施研究[J]. 品牌与标准化 ,2024(2):76-78.