电缆绝缘故障及解决方法

■ 席娇娜 吴振远 吴士杰 冯成（江苏亨通线缆科技有限公司 江苏 吴江 215200）

摘 要Abstract二十一世纪，随着我国电力行业的迅速发展，国民对电力市场的需求日益增加，但是在这个过程中逐渐暴露出的电缆故障问题也越来越多。电缆绝缘故障是电缆故障中一个重要的问题，常见的造成绝缘故障的原因包括绝缘老化和生产导致的故障，所以讨论电力电缆的绝缘故障问题，能够有效减少电力事故，对电力电缆行业发展进步会产生很大的正面效果，本文主要讨论制造厂家生产和投入社会使用过程中电缆的绝缘故障及其解决方法。In the 21st century, with the rapid development of China's electric power industry, the national demand for electric power market is increasing day by day. However, more and more cable faults are exposed in this process. Cable insulation fault is an important problem in the cable fault, common causes of insulation fault include insulation aging and production fault, so to discuss the insulation fault of power cable can effectively reduce power accidents, will have a great positive effect on the development of the power cable industry, This paper mainly discusses the insulation fault of cable in the process of manufacturer's production and social use and its solution.关键词Key Words电缆绝缘　　故障　　老化　　生产cable insulation; Fault; Aging; productionDoi:10.3969/j.issn.1673-5137.2021.03.008１．　引言

电缆绝缘是评定电缆质量的一个重要参数，根据电力系统中不同工作器件的用电特性，电线电缆的生产制造必须符合一定的绝缘性能，保证生产中绝缘性能可靠的因素主要有：绝缘偏心、绝缘系统伸率小、粘附力过大或过小等。并且随着时间逐渐推移，这些工作在自然环境中的电缆材料会因受到自然界多种不可抗力因素影响而使得绝缘性能降低，严重的可能会导致触电事故发生。减少和避免电缆绝缘故障能够帮助企业提高产品质量，保证社会电力系统安全运行，因此提高电缆的绝缘性能是行业内工程师一直以来都在思考的问题。

2.1.1 热老化

热老化，定义为在温度作用下，绝缘材料的化学结构产生裂解、水解等变化，致使材料的绝缘特性逐渐下降或失去的过程［1］。热老化导致绝缘材料的电气性能和机械性能降低，减少绝缘寿命，同时绝缘材料的抗拉强度、弹性、强度、韧性等机械特征明显降低。当交联聚乙烯其拉伸率下降到百分之一百的时候，材料寿命结束。局部放电、电能损耗产生的较大热量是电力设备热老化的主要原因，实验表明温度对绝缘材料的热老化寿命的影响服从Arrhenius定律,式1.1：

(1.1)

f(T)：表示老化状态的物理量；EA：引起老化所必需的能量；T：热力学温度；fc，K常数，式中EA，fc和K由材料的特性决定。

式1.1两边取对数得：

(1.2)

以上公式是表征老化特性的阿雷尼乌斯方程。根据式1.2，T值越大，表征材料的老化状态值越大，

２．　电缆绝缘常见故障

电力电缆在制造、运输、安装以及长期的运行过程中产生的机械作用、热作用、电场作用化学腐蚀等会导致电缆发生绝缘损坏，并且直接影响到电力系统安全运行，国民经济发展和人民的日常生活。

2.1 老化故障：

经验交流Experience ExchangePAGE062

同一种绝缘物质的工作时长按照指数形式降低［2］。

2.1.2 机械老化

固体绝缘系统处于制造、安设、运转过程中被各种类型的机械应力作用而发生的老化称为机械老化［3］。此类型老化需要一个造成绝缘材料机械微缺陷的外力或压力，这些外力或压力长时间持续作用，导致小缺陷形成一个破裂并慢慢变大，一直到产生局部放电这类绝缘性能被完全破坏的现象，这类绝缘破坏的形式同时被称为：电——机械击穿。

2.1.3 电老化

电老化表示绝缘系统长时间在电场的作用下产生的绝缘性能下降的现象。它包括了由于绝缘击穿放电引起的化学、物理反应［4］。绝缘材料在强电场下的电阻性能一般利用它的本征击穿场强表征，本征击穿强度指的是绝缘材料的理想击穿场强，但实际上受杂质混入、厚度效应、生产中产生的气泡厚度效应、材料的绝缘击穿强度比本征击穿强度小很多。

绝缘材料电老化的寿命t和E（电场强度）的关系如式1.3：

t = k * E -n (1.3)绝缘材料不同，n值不同。由上式可知，n值大，则绝缘老化速度慢，在额定电压下绝缘材料寿命长；反之，n值小，绝缘材料寿命短。

2.1.4 光老化

长时间在室外条件下工作的绝缘材料通过氧、光的综合影响而产生氧化导致绝缘性能降低的现象称为光老化。

2.1.5 臭氧老化

绝缘材料具有对臭氧敏感的特性，绝缘材料与自然界存在的臭氧发生反应产生的老化称为臭氧老化。

2.1.6 生物老化

在湿热环境下，微生物在绝缘材料中大量繁殖导致的损坏称为生物老化。

2.1.7 高能辐射老化

绝缘材料受X射线、α和β粒子流、γ射线、航天飞行器、原子能电站等产生的辐射老化。

绝缘材料在以上影响因素长时间的综合作用下产生老化。

2.2 在生产中常见的绝缘问题：2.2.1 外观不光滑

可能导致的因素是：外皮绝缘质量问题；挤出温度低；生产线速度太高、模套清理不彻底或安装不规范；冷却过度；绝缘单线在滑槽中的位置不正确；绝缘单线在通道中擦伤。

2.2.2 绝缘偏心

挤出机与冷却水槽的线偏差；绝缘线第一节水槽中抖动；机头或模具清理不彻底；

模具安装不正确；模套尺寸过大或过小；绝缘单线在第一个牵引轮处没有完全冷却；绝缘单线跳出导管或滑轮；发泡层发泡过度。

2.2.3 绝缘层伸率小

预热温度太低；色母料配比不正确；热水槽水温太低；发泡层发泡过度。

2.2.4 绝缘层粘附力

绝缘层与导体间粘附力差；绝缘层与导体间粘附力过大。

2.2.5 绝缘结构尺寸

绝缘外径不稳定；发泡层过发泡。

３．　电缆绝缘问题解决方法3.1 绝缘老化

避免电缆绝缘老化主要可以从安装和使用方面进行着手，主要包括：电线穿管敷设；电线截面积要根据负载电流选择；不要让电线长期负载工作；合理选择开关；使用中避免电线铺设在高温地方；尽量避免电线在潮湿环境下工作。

3.2 外观不光滑

通过对挤出材料、挤出温度、生产速度、挤出模具、冷却因素（水温、流量、绝缘线与滑槽的相对位置）、挤塑模具加工光洁度及清理、导线通道的机械损伤等综合因素，调整控制产品外观，具体进行以下操作：现场工艺技术人员检查绝缘材料有无质量问题；提高外皮挤出机加热温度；按规定的线速度生产；停机拆除模具彻底清理；调整冷却水流量及热水槽水温；调整滑槽位置；检查单线通道，消除不良影响。

3.3 绝缘偏心

精确调整热水槽位置；检查排除导体、水槽等影响因素；停机拆除机头、模具并彻底清理；停机拆除模具，重新安装；检查确认模具规格；调整冷却水流量及冷却水与线芯位置；检查复位；检查发泡度。

3.4 绝缘层伸率小

提高导体预热系数；检查色母料配比；提高热水槽水温；检查发泡层是否发泡过度。

3.5 绝缘层粘附力

粘附力差，提高导体预热温度；粘附力过大，降低导体预热温度。

3.6 绝缘结构尺寸

检查注氮压力是否稳定；检查挤出机挤出是否稳定；检

PAGE063Experience Exchange经验交流查并调整注氮压力。

事实上，电缆绝缘生产过程中的每一步都可能影响电缆质量，例如工艺参数设定、材料准备及模具安装、穿线操作、开机步序等。同时在设备运行过程中要随时观察火花仪检测，如发现有火花击穿现象，应向检验人员说明，在流水卡上做好信息传递，并在生产记录上注明盘号、火花点所在长度及数量。

４．　结论

本文主要讨论了生产和市场应用中常见的电缆绝缘不合格问题，并对这些问题及其解决方法进行了简单的分析讨论，以期减少生产问题，提高企业生产效率，节省成本。同时降低安全隐患，保证市场应用过程中的电缆用电安全。在实际生产和生活中还有很多电缆质量问题亟待解决，需要各位同行或同事进一步的研究。

参考文献[1] 姚志.船用电缆绝缘老化的研究[D].大连理工大学，2007.[2] 蒋萍.电线电缆绝缘老化机理及其表现形式研究[J].山东工业技术，2013,No.153(10):231-232.[3] 方妙锦，陆小锋，朱妙青.建筑电气管线耐久性监测及评估研究[J].中国房地产业，2015,(Z2):.[4] 贺劲龙.聚氯乙烯绝缘材料低温加热实验研究[D].中国地质大学(北京)，2016.作者简介席娇娜（1995-），女，工科学士，助理工程师，现从事于电线电缆制造，知识产权管理和生产物料管理。