萃取法测试交联聚乙烯交联度若干问题的商榷

萃取法测试交联聚乙烯交联度若干问题的商榷赵晖1,臧德峰1,李平德1（1.特变电工山东鲁能泰山电缆有限公司,山东新泰271200Email:sdzhaohui5919@）摘要：交联聚乙烯（XLPE）电缆是国内外广泛使用的一种聚合物电缆，具有优良的介电性质。XLPE电缆绝缘的性能主要取决于XLPE的交联度等。本文针对萃取法测试 XLPE交联度存在的问题，进行了商榷，并利用XLPE电缆绝缘层热延伸试验方法，分别对15kV、35kV、66kV、110kV、220kVXLPE电缆绝缘层的交联度和热延伸进行了测试。通过以上两种试验数据对比分析，验证XLPE交联度测试存在的问题，并讨论了两种测试方法之间的内在联系，认为 XLPE电缆绝缘在挤出、交联和冷却三阶段的温度分布，对其交联度的影响较大。因此，我们在实际生产中，需要严格控制交联生产线的工艺参数（温度、车速等） ，进一步改善XLPE电缆绝缘的交联性能，提高产品质量。关键词：XLPE电缆交联度萃取法1引言XLPE电缆最早是由美国GE公司在1957年开发的。我国的XLPE电缆的研究和生产起步较晚，而发展却非常迅速。我们公司自1987年以来先后引进了芬兰NOKIA公司110kV悬链式交联生产线和500kV立式交联生产线。并在国内率先引进美国哈佛来超高压串联谐振局放试验设备，建成750kV超高压试验屏蔽大厅，为高压电缆的生产和超高压交联电缆的研制开发，提供了可靠保障。已研制生产的 220kV交联电缆国内首家通过预鉴定试验，并于2000年通过国家级产品鉴定；现已大量投放市场，创造了良好的经济效益和社会效益。500kV超高压交联电缆，于2001年0月样品已通过例行试验，准备到权威检测中心进行全性能测试。生产过程对交联度的影响在XLPE电缆的生产过程中，绝缘线芯是一面挤出一面交联的，绝缘层内外温度的不均匀（对于绝缘厚度较大的高压电缆尤为明显），使内层交联度较低，结晶度较高；外层交联度较高，但结晶度较低。同时，在交联后的冷却过程中，温度和冷却速度影响了结晶的形态。因此，交联电缆生产线工艺参数（温度、车速等）的确定非常重要。在XLPE电缆绝缘挤制过程中，由于内外层温度的分布不均匀，将对电缆绝缘的不同部分的交联度产生影响。通常认为绝缘层的外层在交联管中的温度高于内层绝缘的温度。因此认为绝缘层的外层交联度也要高于内层的交联度。由此，我们对不同电压等级的 XLPE电缆内外绝缘层分别取样，进行了交联度测试。3交联度测试及存在的问题3.1测试数据统计依据HG184.1-90标准中的试验方法，我们分别对15kV、35kV、66kV、110kV、220kV交联电缆样品的绝缘内外层，进行了交联度的测试。测试结果如表1所示。存在问题通过对15kV、35kV、66kV、110kV、220kVXLPE电缆绝缘内外层两组试样交联度的测试，我们可知，内层的交联度要略大于外层的交联度，这与我们通常的认识相反。根据存在问题，我们利用 XLPE电缆绝缘热延伸试验方法测试结果进行对比分析。4热延伸试验数据统计表1交联度测试结果电缆电压等级kV交联度（凝胶含量）%绝缘内层绝缘外层1584.783.63586.485.76685.484.911085.084.122084.684.3依据GB12706-91、GB11017-89和GB/Z18890-2002产品标准和GB/T2951.18-94“绝缘热延伸试验方法”，对XLPE电缆的绝缘热延伸性能进行了测试。测试结果如表2所示。表2热延伸试验测试结果电缆电压等级kV绝缘内层绝缘外层延伸率%永久变形%延伸率%永久变形%1#2#平均1#2#平均159080850706065035505050050505006690808508070750110909090090808502201009597.5090808505试验数据对比分析5.1数据对比从XLPE电缆绝缘内外层各取两组试样，所测得的热延伸试验数据来看，内层的延伸率要大于外层的延伸率；即在受到拉伸后外层的绝缘可以更好地恢复到原来的长度。这说明电缆绝缘层外层的交联度要大于内层的交联度，这和用萃取法测试XLPE电缆交联度的结果是相反的。5.2问题分析XLPE电缆在绝缘挤制过程中，电缆绝缘外层的温度远大于内层的温度，且外层受热时间较长，交联剂DCP很快分解完了，使交联反应趋于完全。而绝缘内层受热时间较短，DCP分解并不完全，且交联也不趋于完全，此时绝缘内层的交联度要小于外层的交联度。在采取萃取法测试XLPE交联度时，需要对试品进行加热。在加热过程中，绝缘外层中的DCP由于在交联管中已几乎完全分解，所以已很难再发生交联反应。而绝缘内层由于在交联管中的温度较低，且处在高温的时间又较短，还有残留的DCP存在，这样在加热时，未交联的聚乙烯可以再发生交联反应，使内层绝缘的交联度升高，这就是导致萃取法测试 XLPE电缆交联度时，绝缘内层的交联度要略高于外层交联度的原因所在。6结论通过对萃取法测试XLPE电缆交联度存在问题的商榷，由XLPE电缆绝缘热延伸和交联度的试验数据对比，我们得出结论：热延伸试验正确反应了XLPE电缆绝缘内外层的交联度的情况。IEC502和我国现行电缆标准中规定，XLPE电缆绝缘的热延伸性能，作为重要指标进行测试。交联度只作为XLPE绝缘材料性能的测定由以上分析可知，在XLPE电缆的实际生产中，绝缘层的挤制工艺，我们要通过适当地提高交联管的温度或降低生产线的速度，使电缆的绝缘内层进一步充分的进行交联，且绝缘层交联度尽可能趋于均匀，以达到提高产品质量之目的，为市场提供质最优、价格低的产品