CN111961239A - 增强交联聚乙烯绝缘电力电缆绝缘稳定性的方法 - Google Patents

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胡少中
朱志兰
鲁学
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Abstract

本发明要求保护一种增强交联聚乙烯绝缘电力电缆绝缘稳定性的方法，包括如下步骤：S1.将交联聚乙烯绝缘电力电缆放入40℃～60℃环境中预热处理20h～36hour；S2.再将上述交联聚乙烯绝缘电力电缆放入110℃～145℃环境中热处理1h～120hour。本发明增强交联聚乙烯绝缘电力电缆绝缘稳定性的方法，通过交联聚乙烯绝缘预热试验的质量损失率的测量，进一步验证了高压交联电缆脱气工序的必要性，为电缆制造厂科学制订脱气工艺规程提供了可靠的基础数据。

Description

增强交联聚乙烯绝缘电力电缆绝缘稳定性的方法
技术领域
本发明属于有机化学技术领域，具体涉及增强交联聚乙烯绝缘电力电缆绝缘稳定性的方法。
背景技术
由于交联聚乙烯绝缘电力电缆采用了有机过氧化物交联，交联过程中总会产生一些交联后的副产物，如苯乙酮、α-甲基乙酮等，而这些副产物往往是属于易挥发的不稳定物质，所以在交联电缆制造车间里，总能闻到一些特殊的气味。这种副产物即使在常温条件下，也能挥发而逸散，散发在空气中；在高温条件下这种现象尤为严重。这些分解过程的主要反应式及其热分解的产物如下：
Figure BDA0002598787110000011
Figure BDA0002598787110000021
仅举两个实例就可以证实上述现象的不良影响：
(1)某电缆厂制造的交联聚乙烯绝缘电力电缆，型号和规格为YJV，26/35KV，1×95mm2，产品发往用户尚未敷设时，发现电缆护套与绝缘屏蔽层之间充满着大量挥发气体，电缆的标称外径由原来的42mm增大于47mm，用手触摸有柔软感觉，将护套切开一小口，有大量气体喷出，用明火点之后燃烧。
(2)某电缆厂制造的110KV交联聚乙烯绝缘电力电缆存放于用户仓库中，当用户用电锯锯开电缆端头时，因电锯的火花点燃了电缆中散发的气体，险些酿成大祸，其结果是用户要求退货，并赔偿损失。
由此可知，电缆绝缘线芯中可燃的挥发物是造成电缆绝缘不稳定以及影响产品使用的主要原因，必须设法清除。本文主要通过多次的预热试验，探索采用何种试验条件可以尽可能清除这些副产物，并对其进行了定量检测。
发明内容
为了解决现有交联聚乙烯绝缘电力电缆的易挥发气体造成的不安全性问题，本发明提供了增强交联聚乙烯绝缘电力电缆绝缘稳定性的方法。
本发明的增强交联聚乙烯绝缘电力电缆绝缘稳定性的方法，包括如下步骤：
S1.将交联聚乙烯绝缘电力电缆放入40℃～60℃环境中预热处理20h～36hours；
S2.再将上述交联聚乙烯绝缘电力电缆放入110℃～145℃环境中热处理1h～120hours。
本发明优选的实施方案中，在步骤S2中，将上述交联聚乙烯绝缘电力电缆放入115℃～135℃环境中热处理。
本发明优选的实施方案中，增强交联聚乙烯绝缘电力电缆绝缘稳定性的方法，包括如下步骤：
S1.将交联聚乙烯绝缘电力电缆放入60℃环境中预热处理1天；
S2.再将上述交联聚乙烯绝缘电力电缆放入130℃～145℃环境中热处理1h～24hours。
本发明优选的实施方案中，在步骤S1后，进行S1’的二次预热处理，二次预热处理温度为62℃～70℃，时间为12～24hours。
交联聚乙烯绝缘线芯中的挥发物的含量可以通过预热处理试验(热历程)，并用称重法进行测试，挥发物的挥发逸散分二个过程进行，首先是位于内部的物质扩散，迁移到表面层，然后挣脱对它的吸引力逃逸到空气中，其总的挥发速度取决于此二个过程中最慢的一个过程，综观试验数据，显见挥发是个受控的扩散过程。
本发明增强交联聚乙烯绝缘电力电缆绝缘稳定性的方法，通过交联聚乙烯绝缘预热试验的质量损失率的测量，进一步验证了高压交联电缆脱气工序的必要性，为电缆制造厂科学制订脱气工艺规程提供了可靠的基础数据。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
介绍和概述
本发明通过举例而非给出限制的方式来进行说明。应注意的是，在本公开文件中所述的“一”或“一种”实施方式未必是指同一种具体实施方式，而是指至少有一种。
下文将描述本发明的各个方面。然而，对于本领域中的技术人员显而易见的是，可根据本发明的仅一些或所有方面来实施本发明。为说明起见，本文给出具体的编号、材料和配置，以使人们能够透彻地理解本发明。然而，对于本领域中的技术人员将显而易见的是，本发明无需具体的细节即可实施。在其他例子中，为不使本发明费解而省略或简化了众所周知的特征。
将各种操作作为多个分立的步骤而依次进行描述，且以最有助于理解本发明的方式来说明；然而，不应将按次序的描述理解为暗示这些操作必然依赖于顺序。
将根据典型种类的反应物来说明各种实施方式。对于本领域中的技术人员将显而易见的是，本发明可使用任意数量的不同种类的反应物来实施，而不只是那些为说明目的而在这里给出的反应物。此外，也将显而易见的是，本发明并不局限于任何特定的混合示例。
我们在此列举了六次电缆绝缘预热处理的质量热损失试验。试验方法是将各种型号及规格的电缆绝缘线芯，由绝缘外屏蔽层起，由外向里进行轴向切片，每次切片厚度约为1.0mm，并分别列为试片1、2、3、…n层。然后将切片试样放入不同的试验环境下进行绝缘质量热损失试验，通常取4～5片试样进行试验，并取试验平均值，具体试验情况分述如下。
实施例1
绝缘质量热损失试验：
(1)电缆试样的型号和规格：YJV，8.7/10KV，120mm2。
(2)试片的尺寸：长140mm×宽6.5mm×厚(0.95～1.00)mm。
(3)烘箱预热处理条件(热历程)：50℃×24h。
(4)试验结果见表1，其中W0为未预热处理的试片重量，W1为预热处理后的试片重量。(W0-W1)/W0×100为质量损失率(％)，以下各表相同。
表1实施例1的试验绝缘质量热损失率
Figure BDA0002598787110000051
从表1可知，交联电缆绝缘在50℃×24h时热损失率平均值为1.64％，可见其所含的可挥发的副产物还是有一定的数量。
实施例2
绝缘质量热损失试验：
(1)电缆试样的型号和规格：YJV，8.7/10KV，50mm2。
(2)试片的尺寸：长75mm×宽4mm×厚1.0mm。
(3)烘箱预热处理条件：1)热历程(I)。60℃×24h称重为W1；2)热历程(II)。把热历程(I)称重后的试样再放入烘箱进行135℃或115℃，1h～117h试验，并称重为W2。
(4)试验结果见表2。
本试验的目的是通过二次热历程(二次预热处理)，来鉴别电缆绝缘的副产物是否可达到基本上逸出。从表2可知，经第二次热历程后(W1-W2)/W1＝0，因此可以认为挥发物基本上已逸出，并趋于平衡。
表2实施例2的试验绝缘质量热损失率(％)
Figure BDA0002598787110000052
实施例3
绝缘质量热损失试验：
(1)电缆试样的型号和规格：YJV，8.7/10KV，50mm2、95mm2、120mm2共三个不同截面积的产品。
(2)试片的尺寸：长75mm×宽4mm×厚1.0mm。
(3)试样预热处理条件：首先在电缆绝缘线芯的样品上刨取厚度约为1.0mm的长条薄片于室温下自然悬挂共八个月，然后冲切哑铃片(规格见上)，然后放入烘箱，按表3所列的试验条件进行预热试验，试验结果见表3。
表3实施例3的试验绝缘质量热损失率(％)
Figure BDA0002598787110000061
本试验目的：一方面鉴别不同截面的电缆试样，其绝缘的挥发物的逸出量有什么区别，另一方面，也是主要的目的是检测电缆绝缘线芯经过长期(八个月)常温下挂放，是否会使挥发物逸出。从表3可知，当试验条件为70℃×24h时，绝缘的质量热损失率为零，可见长期室温下挂放并未使挥发物进一步的逸出；但当试验温度进一步提高为130℃时，热损失率继续上升，这说明温度的提高可进一步使挥发物逸出，也就是说，提高试验温度可增加绝缘中副产物逸出量，使绝缘的热损失率提高。但应指出，随着时间增加，在相同温度条件下，绝缘热损失率逐渐地趋于平衡。
实施例4
绝缘质量热损失试验：
(1)电缆试样的型号和规格：YJQ，64/110KV，800mm2。
(2)试片的尺寸：长75mm×宽4.0mm×厚1.0mm。
(3)试样预热处理条件：将已在烘房进行或未进行脱气处理的绝缘线芯放入烘箱内，进行135℃×16h的预热处理。
(4)试验结果见表4。
表4实施例4的试验的绝缘质量热损失率(％)
Figure BDA0002598787110000071
本试验目的是检验烘房脱气工艺的效果。从表4可知，烘房脱气工艺使电缆绝缘中部分的易挥发物已逸出电缆绝缘层，有一定的脱气效果，但温度提高到135℃后仍有挥发物的逸出。
实施例5
绝缘质量热损失试验：
(1)电缆试样的型号和规格：YJLW02，64/110KV，300mm2。
(2)试片的尺寸：长140mm×宽6.5mm×厚1.0mm。
(3)试样预热处理条件：先将电缆试样(绝缘线芯)于室温下自然放置20天(480h)后，再将电缆试样置于70℃烘房中，模拟工业化生产，然后每隔一天(24h)取一样品切片并称重。
(4)试验结果见表5。
表5实施例5的试验的绝缘质量热损失率(％)
Figure BDA0002598787110000072
本试验的目的是模拟工业大批量生产情况，即将电缆绝缘线芯置于70℃烘房内数天，以检测放置多长时间，可基本上使易挥发气体逸出，从表中可知，在6天后绝缘热损失率为0.89％，基本上可认为易挥发副产物已逸出绝缘层。
实施例6
绝缘质量热损失试验：
电缆试样的型号和规格、试样的尺寸和试样预热处理的条件完全与第五次试验相同，不同的是试片所处位置不同，自绝缘外屏蔽层起，由外向里地进行轴向切片，每片厚度约为1.0mm，按先后顺序分别列为1，2，3，…n层。试验结果见表6。
表6实施例6的试验的绝缘质量热损失率
Figure BDA0002598787110000081
本试验的目的是为了研究绝缘线芯不同部位其含挥发物大小。从表6可知，挥发物的浓度越接近外层(绝缘屏蔽层)越低；越接近内层(导电线芯)其浓度越高。
以上所述具体实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进或替换，这些改进或替换也应当视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.增强交联聚乙烯绝缘电力电缆绝缘稳定性的方法，包括如下步骤：
S1.将交联聚乙烯绝缘电力电缆放入40℃～60℃环境中预热处理20h～36hours；
S2.再将上述交联聚乙烯绝缘电力电缆放入110℃～145℃环境中热处理1h～120hours。
2.根据权利要求1所述的增强交联聚乙烯绝缘电力电缆绝缘稳定性的方法，其特征在于，在步骤S2中，将上述交联聚乙烯绝缘电力电缆放入115℃～135℃环境中热处理1h～24hours。
3.根据权利要求1所述的增强交联聚乙烯绝缘电力电缆绝缘稳定性的方法，其特征在于，增强交联聚乙烯绝缘电力电缆绝缘稳定性的方法，包括如下步骤：
S1.将交联聚乙烯绝缘电力电缆放入60℃环境中预热处理1天；
S2.再将上述交联聚乙烯绝缘电力电缆放入130℃～145℃环境中热处理1h～24hours。
4.根据权利要求1-3任一项所述的增强交联聚乙烯绝缘电力电缆绝缘稳定性的方法，其特征在于，在步骤S1后，进行二次预热处理S1’，二次预热处理温度为62℃～70℃，时间为12～24hours。
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