交联聚乙烯（XLPE）具有良好的电气性能、机械物理性能以及方便可靠的加工性能，现已取代聚乙烯（PE）作为电缆绝缘并得到广泛的市场应用。众所周知，聚乙烯（PE）具有良好的物理以及化学性能，加工方便，但同时也存在一些缺点，如：熔点低，耐热性能差，制品机械性能差，耐体长期运行温度只能达到70℃，因此为了提高聚乙烯（PE）的这些缺点，国内外专家研究了许多改性方法，交联就是其中一种[1]。目前的交联工艺主要有硅烷交联（又称湿法交联）、DCP过氧化物交联（干法交联）、辐照交联等。交联后的PE材料具有优异的电气、物理以及加工性能。本文主要对硅烷交联工艺进行研究总结。

　　XLPE是通过化学或物理方法（高能射线照射）将PE进行改性（交联）而得，未交联前PE是一种线性分子结构的高分子材料，线性分子间结合力主要以范德华力为主，并且温度越高，范德华力越弱，在55℃临界温度即可发生材料变形。而经过改性后得到的XLPE，其结构已由原来的线性分子结构变成了三维网状结构，大分子间的结合力由原来的范德华力变为了交联键，因此其具有更多优异的性能[2]：

　　（1）耐热性：网状立体结构的XLPE具有十分优异的耐热性，在300℃以下不会分解、碳化，长期工作温度可达90℃，热寿命可达40年。

　　（2）绝缘性：XLPE保持了PE原有的优良绝缘特性，且绝缘电阻进一步增大，其介质损耗角正切值很小，受温度影响小。

　　（3）机械性：由于大分子间建立了新的化学键，XLPE的硬度、刚度、耐磨性和抗冲击性均有提高，弥补了PE易受环境应力而龟裂的缺点。

　　XLPE电缆发展至今已有半个多世纪，我国交联电缆起步较晚，大概从六十年代才开始研制XLPE电缆。目前常用的交联工艺主要为三大类：

　　（1）硅烷交联。此工艺是美国Dow Coring公司在20世纪60年明的，后来经过改进，逐步形成了一步法与二步法的硅烷交联工艺，常用作1kV～3kV电力电缆的生产。

　　（2）DCP过氧化物交联。1957年由美国GE公司使用并首先发明XLPE电缆，常用作中高压电力电缆的生产。

　　（3）辐照交联。此技术开始于20世纪50年代中期，美国电子化学公司利用高能电子射线照PE，分子由线型变为三维网状结构。常用作绝缘厚度较薄的产品生产。

　　硅烷交联工艺分为一步法和二步法，因一步法对温度敏感，温度的高低使得材料存在过度交联、接枝不好等问题，应此目前使用最广的是二步法。

　　硅烷交联主要分两个过程：1）第一个过程：采用有机过氧化物等引发剂将乙烯基硅烷在熔融状态下接枝到PE分子上。过氧化物受热分解产生的自由基夺走PE分子链上的氢原子，形成的PE大分子链自由基与硅烷分子的双键发生反应。2）第二个过程：接枝后的硅烷通过热水或水蒸汽水解而交联成网状结构。交联时，水分子通过聚合物分子间隙与接枝在聚合物链上的硅烷发生置换反应，形成-SI-O-SI-交叉链，其化学过程示意如图1所示[3]。

　　目前低压电缆绝缘的交联工艺以硅烷交联为主，主要方式为温水交联和蒸汽交联。温水交联是将挤塑好的绝缘线℃的热水池中进行交联；蒸汽交联将挤塑好的绝缘线芯放在高温蒸汽房利用蒸汽进行交联。两种方式的特点介绍如下：

　　优点：（1）交联用的媒质是液态水，只需要把水加热到95℃即可。（2）装卸线芯时热量逃逸少，温度下降慢，能量利用率高。（3）液态水的流动性以及热传导使得各处温度基本一致，交联度均匀。

　　缺点：（1）装卸线芯麻烦，需要使用吊机。（2）使用的水易脏，需经常换。（3）操作存在安全隐患，有跌落水池的危险。

　　优点：（1）装卸线芯容易、操作方便，可使用叉车或地轨。（2）采用一次性蒸汽，交联场地环境相对干净。（3）由于蒸汽不是重复利用，因此线芯一般较干净。

　　缺点：（1）线芯周转时需要停蒸汽和降温，不同批次需要重新补充蒸汽。（2）常压蒸汽没有压力，很难进入到线芯内层，容易造成交联度不均匀的现象。但若使用0.5～0.7MPa饱和蒸汽，水汽易渗透到缆缝里，可提高交联度[4]。（3）蒸汽从底部开始上升易冷凝成水，无法循环，易造成蒸汽房内各处温度不一致，使得不同位置放的线芯交联度存在差异。

　　目前大多厂家采用蒸汽交联方式，绝缘材料使用的普通硅烷料。为更好地对产品生产进行指导和质量保障，针对性的对普通XLPE绝缘料，在不同的温度、湿度等条件下，进行自交联研究试验与对比。

　　众所周知，蒸汽交联能够进行下去，两个因素不可缺少：温度以及水。一般情况下，蒸汽交联的温度达到90℃，并且蒸汽源源不断，但是设想因为空气中也有水份，如果将线芯置于正常湿度下，交联度会发生怎样的变化，为此，取8根绝缘线芯（未经过蒸汽交联），分别置于湿度相同，但温度不同的烘房中，分别经过7天以及14天取样测试热延伸，结果见表1。

　　从表1中可看出，温度相同时，热延伸随温度升高而逐渐降低，温度越高，相同时间内，热延伸指标越好。同一温度下，缆芯存放时间越长，热延伸指标越好，这也说明，在室外，温度的高低会影响交联的速度，但是不会阻止交联的发生。

　　取两组（两根为一组）相同长度，相同规格的绝缘线芯（未经过蒸汽交联），分别置于22℃以及35℃的温度下，对每组中的一根进行不定期撒水，经过7天以及14天后取样测试热延伸，结果见表2。

　　从表2中可看出，温度相同r，经过表面撒水的绝缘线芯热延伸均比不撒水的指标好。这说明，湿度的大小同样会影响交联的速度，湿度越大，交联度越好，但是7天取样的热延伸全部断裂，说明相比于温度，湿度对交联的影响要低一些，蒸汽交联过程中，温度为主要因素，若出现热延伸指标不合格，首先可考虑改变交联温度。

　　取两根相同规格的绝缘线芯，使用不同材料厂家的绝缘料进行挤塑，不经过蒸汽交联，置于室内（温度、湿度相同），经过7天以及14天取样测试热延伸，结果见表3。

　　由表3可看出，相比于B厂家，A厂家提供的绝缘材料交联度较好，较快。交联速度的快慢取决于接枝料的不同以及催化剂含量的多少，因此不同厂家的绝缘料配方的不同会导致交联的速度存在一些差异。

　　为最大程度减少大长度收线时内部缆芯交联不充分的问题，针对性的采用可可快速交联的XLPE绝缘料进行自交联研究试验，从而对产品生产以及大长度收线进行指导和质量保障，确保热延伸能够达到要求。

　　取两根不同规格的绝缘线芯（未经过蒸汽交联），放置在室内，分别经过6天以及11天取样测试热延伸情况，结果见表4。

　　从表中可看出，240mm2的绝缘线 mm2以及240mm2可看出绝缘厚度越薄，热延伸越指标越好，达到标准要求所需的时间越短。

　　取两根相同规格的线芯，分别使用普通绝缘料以及快速交联料进行绝缘挤制，不经过蒸汽交联，置于室内，经过7天以及14天取样测试热延伸，结果见表5。

　　从表中可看出，普通绝缘料需经过14天自交联，才刚好符合标准要求（标准：≤175%），而快速交联料7天热延伸就可达到100%，这说明快速交联料具有较强的自交联能力，可大大缩短交联时间。大长度收线时，使用快速交联料可更好的确保产品质量，即使蒸汽交联过程中交联度不够，其在后续的生产过程中也会快速地进行自交联，确保热延伸指标达到要求。

　　目前，低压绝缘的交联方式以二步法以及硅烷蒸汽交联为主，温度和水是硅烷绝缘料能够交联的两个必备条件。在不用蒸汽交联的情况下，普通硅烷交联绝缘料以及快速硅烷绝缘料都能够进行自交联，交联速度随温度的不同和湿度的不同存在一些差别：

　　（1）相同湿度下，温度越高，交联越快。240mm2普通绝缘线℃下，只需要自交联7天，就可达到175%。

　　（2）相同温度下，湿度越大，交联越快。但是相比于温度，湿度对交联的影响要小。若热延伸出现不合格或过交联情况，可首先考虑改变温度。

　　（3）配方的不同，交联速度存在一些差异。就材料本身而言，交联速度的快慢取决于接枝料的不同以及催化剂含量的多少。相比于普通绝缘料，更改配方后的快速交联料的自交联能力更强，240mm2的线%，大大缩短了交联时间。

　　（4）绝缘线芯大长度收线时，使用快速交联料能更好的确保热延伸指标的合格，保证产品的质量。即使蒸汽交联过程中交联度不够，其在后续的生产过程中也会快速地进行自交联，确保热延伸指标达到要求。

　　[1]陈博文，张勇，磊等.电缆制造工艺对硅烷交联聚乙烯热延伸的影响[J].电线]朱晓辉.交联工艺对交联聚乙烯绝缘特性的影响[D].天津：天津大学电气与自动化工程学院，2010.

　　摘要： 针对城网中的10kV交联电力电缆线路，依据制造标准试验项目的性能指标，进行了综合试验研究。建立了评估模型和试验模型，结合各项试验结果及理论分析对线路评价及风险管理等问题进行了分析，并提出了若干建议。

　　作者简介：郑亚茹（1984-），女，陕西延安人，工程师，硕士研究生，主要从事电网器材质量检测及管理工作；周文华（1971-），男，广东广州人，高级工程师，主要研究方向为电线 引言

　　城市低压配电网作为城市供电系统的重要组成部分，在国民经济建设和居民日常生活中扮演着至关重要的角色。而配电电缆又是配电网的一个主要部分。配电网运行阶段，电缆的安全性和稳定性关系着用电负荷的增减，因此，对电网运行质量的影响非常大。现阶段，我国大部分电网所用电缆基本是国产10kV交联聚乙烯（XLPE）绝缘电缆，这种电缆敷设环境比较复杂，分布广且有一定规模。

　　本文的寿命评估模型是根据实际的电力电缆线路内外的影响带来诸多不确定因素，结合采购成本、生产工艺技术、各项试验结果和线路的运行情况设计评价指标模型，分析强化条件的试验结果后整体评估线路等级，基于各等级线路存在的普遍性问题制定有针对性的治理策略。

　　评估模型需要通过电缆绝缘系统的裕度试验和多因子老化试验，得到电缆绝缘系统的裕度信息和老化信息。结合实际运行状况，根据相关标准和判据，给出定性或定量的系统性能和可靠性指标[1-2]。

　　分析区域内10kV交联电力电缆的运行状态时，不仅要考虑其截面参数、接头数量和护套型式，同时要兼顾敷设要求、最高载流量、附件类型、故障类型、服务年限等，最终以状态良好、较好和一般进行测评。

　　采用城网已运行的10kV交联电力电缆，获得所测电缆的各项参数，据此对实际电缆系统及其绝缘性能进行综合评估。先利用实验检测电缆的绝缘性能，基于绝缘检测结果进行逐级击穿试验，再参考前述试验所得性能参数对电缆进行加速老化试验，据此评估电缆性能。

　　试验结果是随机的，而且不连续性。试验中所选电缆样本的运行状况是否良好，是否完好无损，直接决定所得试验结果是否准确。鉴于此，在实际运行维护工作中，必须根据线缆故障率来安排其寿命管理工作，针对线缆寿命的评估测试必须是实际可运行的寿命，需要据此编制一套科学的相对终止标准及失效判据。

　　绝缘系统品质试验。针对电缆绝缘系统中的绝缘材料、电缆及附件，进行设定条件下的试验。根据该项试验得到电缆绝缘系统的基本信息，评价其品质现状。

　　试验模型：基于鉴定试验要求、国家现行标准以及南方电网技术标准对于10kV交联电力电缆的要求，取3-5种电缆样本开展电气性能试验。

　　通过常规鉴定试验，说明样本电缆的各项指标基本符合标准要求，要注意的是，电缆的长度方向的电气性能一致性较低。如杂质、界面突起、绝缘平均厚度偏小、绝缘偏心度较大等若干制造缺陷也将对电缆长期运行产生影响。

　　电缆绝缘系统裕度试验。首先确定系统预期寿。