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XLPE电力电缆潮气及水分驱除的综合技术分析
XLPE（交联聚乙烯）电力电缆因其优异的电气性能、耐热性和机械强度被广泛应用于输配电系统，但其对潮气和水分的高度敏感性可能导致绝缘性能劣化、水树枝生长甚至击穿故障。
XLPE电力电缆的结构和材料特性
XLPE（交联聚乙烯）电力电缆是一种广泛应用于电力传输和分配系统的电缆，具有优异的电气性能和机械性能。以下是XLPE电力电缆的结构和材料特性：
1、结构
导体：通常采用铜或铝作为导体材料，导体可以是单芯或多芯结构。导体表面经过退火处理，以减少应力和氧化，确保导体的柔韧性和导电性能。
绝缘层：由交联聚乙烯（XLPE）材料制成，具有优异的电气绝缘性能，能够承受高电压和高温环境。绝缘层通常采用三层共挤工艺，包括半导电层、绝缘层和外半导电层，以确保电场分布均匀，防止局部放电。
屏蔽层：通常采用金属材料（如铜或铝）制成的屏蔽层，用于限制电场和磁场的干扰，提高电缆的抗干扰能力。
护套层：外护套通常采用聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）或其他耐腐蚀材料，提供物理保护，防止外界环境对电缆的损害。
2、材料特性
耐热性：XLPE材料在高温下仍能保持良好的电气性能和机械强度，长期工作温度可达90℃，短路温度可达200℃甚至更高。
绝缘性能：XLPE具有优异的介电强度和低介质损耗角正切值，能够有效减少能量损失，提高电缆的传输效率。
机械性能：XLPE材料具有较高的硬度、刚度、耐磨性和抗冲击性，能够适应复杂的安装和使用环境。
化学稳定性：XLPE具有良好的耐化学腐蚀性能，能够抵抗酸碱和油类的侵蚀，燃烧产物主要为水和二氧化碳，符合现代消防安全要求。
环保性：XLPE材料在生产和使用过程中对环境的影响较小，符合环保要求。
3、制造工艺
原材料准备：选用高质量的聚乙烯颗粒和交联剂（如过氧化物），通过物理或化学方法进行交联处理。
挤塑成型：将熔融状态的聚乙烯颗粒通过挤塑机挤出，形成导体包裹的绝缘层。
冷却定型：通过冷却装置定型绝缘层，确保尺寸精度和形状稳定。
屏蔽与护套：在绝缘层外添加金属屏蔽层和外护套层，提高电缆的电气性能和机械保护能力。
4、应用
XLPE电力电缆广泛应用于城市电网、矿山、工厂、住宅供暖系统、电力站等场所，适用于高压、超高压和特高压电力传输和分配系统。
潮气及水分进入XLPE电缆的常见途径
1、电缆制造过程中的缺陷：在电缆制造过程中，如果端部封帽的密封不严，或者在运输和敷设过程中电缆护层被外力破坏，都会导致潮气或水分进入电缆内部。
2、施工过程中的问题：在电缆敷设过程中，如果施工场地条件限制，现场施工条件无法及时制作电缆头，导致电缆端部暴露在空气中，或者在电缆施工中使用大型机械设备造成塑料布撕裂，都会使水蒸气渗透进入。
3、环境因素：电缆敷设过程中需要穿越道路、桥梁、涵洞等，这些地方容易积累雨水，电缆头浸水，包装不良或塑料布被撕裂，也会导致潮气或水分进入。
4、电缆附件的缺陷：在运行过程中，由于负荷的变化，预制型硅橡胶电缆附件与XLPE电缆绝缘层之间的界面发生热胀冷缩产生呼吸效应，将潮气吸进界面。此外，水分子在电场的作用下作定向迁移运动进入电缆附件界面。
5、电缆内部的微小缺陷：在制造、安装和运行过程中不可避免会产生一些微观缺陷，这些缺陷处易生长水树。
6、电缆沟道的潮湿环境：电缆沟道中的潮湿环境也会导致潮气或水分通过电缆沟道进入电缆内部。
7、电缆护套的破损：电缆护套在敷设过程中可能被外力破坏，导致潮气或水分进入电缆内部。
为了防止潮气和水分进入XLPE电缆，可以采取以下措施：
1、选择优质制造商，并对测试样品进行严格测试。
2、确保电缆端部密封良好，使用特殊密封套防止水分渗透。
3、在施工过程中尽量减少电缆暴露时间，避免塑料布撕裂。
4、使用金属护套来隔绝潮气和水分。
5、定期检查电缆附件和护套，及时修复破损部位。
XLPE电缆潮气驱除的现有技术方法
1、电流干燥法：
通过给受潮电缆通入一定电流，使其发热，从而将电缆内部的潮气和水分蒸发掉。这种方法适用于受潮程度较轻的电缆。具体操作包括：
对受潮电缆进行外观检查及绝缘电阻的测量。
在干燥前对绝缘电阻进行测量，如果绝缘电阻低于规定值，应记录下来。
采用现场抽真空干燥法，当电缆受潮较严重、有明显水迹时，采用这种方法效果较好。
2、喷灯或炭火烘烤：
使用喷灯或炭火对电缆进行烘烤，驱除潮气。这种方法适用于少量潮气的情况。
3、浇腊法：
对于纸绝缘芯线受潮重的情况，可以采用浇腊法，即用热腊来除去潮气。具体操作包括：
将白腊和中型凡士林混合后加温至130-135度熬制。
控制浇腊时的温度在120-130度之间。
从两侧电缆铅套切口处开始浇腊，逐渐向切开处移去，直到芯线上没有气泡和杂质为止。
4、真空干燥法：
通过抽真空的方式，将电缆内部的潮气抽出。这种方法适用于受潮严重的电缆，能够有效去除潮气。
5、热处理法：
在特定温度和时间条件下对电缆进行热处理，以去除潮气。这种方法通常用于高压XLPE电缆，通过热处理可以显著降低绝缘内部的交联副产物含量，从而提高电缆的性能。
这些方法各有优缺点，选择时应根据电缆的具体情况和受潮程度来决定。
电力行业对XLPE电缆水分处理的标准规范
1、制造过程中的防水措施：
新出厂的电缆两端应使用塑料密封套封住，避免长期户外放置导致水蒸气渗透。
电缆敷设过程中，应确保电缆头端部密封良好，避免水渗入。
电缆敷设现场施工条件限制时，应尽快制作电缆头，否则应将电缆头悬空并密封存放。
2、电缆结构设计：
XLPE电缆的绝缘层通常由多层结构组成，包括XLPE绝缘、PVC内护套、GI圆线护套、FRLS PVC ST2外护套等，这些结构有助于提高电缆的防水性能。
电缆的外护套颜色应与内层颜色一致，防止水分进入。
3、防水技术：
对于有水环境的电缆，应采用金属护层，如热压铝带、热压铅套等。
110kV及以上电压等级的电缆，建议采用包带式或绕包式防水结构。
阻水层和防水层的组合使用，如阻水带、阻水粉和阻水油，可以有效防止水分进入。
4、标准和规范：
《电力工程电缆设计规范》（GB 50217-2007）规定了电缆接头的构造类型和绝缘特性要求，特别是在有水浸泡的场所，6kV及以上XLPE电缆接头应具有外包防水层。
《DL/T 1070-2007 中压交联聚乙烯电力电缆抗水树性能鉴定试验方法和要求》规范了中压XLPE电力电缆抗水树性能的鉴定试验方法和要求。
5、运行中的防水措施：
定期检查和维护电缆，特别是连接、受热、辐射或潮湿等不利环境下的电气绝缘材料的老化问题。
对于长期运行在潮湿环境中的电缆，应定期进行水分检测和处理。
6、特殊环境下的应用：
在海底或水下应用的电缆，应采用特殊的防水设计，如钢铠层纵向连续且有足够的机械强度。
在高温、高湿环境中，应选择具有高耐热性和耐湿性的XLPE电缆。
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