于麗麗 王玉堂

摘要：電線電纜絕緣材料以及護(hù)套材料性能直接影響了電線電纜的質(zhì)量問(wèn)題、應(yīng)用范圍以及應(yīng)用時(shí)間。文章便結(jié)合電線電纜絕緣材料及護(hù)套材料常出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，特別是針對(duì)于電線電纜絕緣材料及護(hù)套材料的老化問(wèn)題進(jìn)行探討與分析。

關(guān)鍵詞：電線電纜;絕緣材料;護(hù)套材料;老化;質(zhì)量

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ171.79文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2019）07-0078-03

隨著近幾年時(shí)代的發(fā)展，電線電纜企業(yè)數(shù)量逐漸上升，企業(yè)之間產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，如果想要在提升質(zhì)量的基礎(chǔ)上有效地控制成本，合法的獲得競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)，有效的根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求材料控制成本，降低廢品率是目前最有效的手段。電線電纜在長(zhǎng)期使用后，絕緣材料的絕緣性能便會(huì)由于各種各樣的因素出現(xiàn)劣化，這種現(xiàn)象便是絕緣老化。而發(fā)生絕緣老化的原因的多樣化的。在這多樣化的中最常見(jiàn)的原因有三種，分別是熱老化，機(jī)械老化和光老化。而護(hù)套材料的老化原因則是表現(xiàn)在電老化、熱老化以及光老化。本文便從電線電纜的絕緣材料以及護(hù)套材料的重要性以及優(yōu)缺點(diǎn)方面進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，并著重于材料的老化分析。

1 電線電纜絕緣材料及護(hù)套材料的重要性

在電線電纜企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，由于電線電纜絕緣材料以及護(hù)套材料在整個(gè)材料的總成本不到20%，因此很多電線電纜企業(yè)往往都忽視了絕緣材料以及護(hù)套材料的重要性，那么質(zhì)量也極其容易被忽視，從而便導(dǎo)致了在供應(yīng)商的選擇上，材料型號(hào)的選擇以及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方面存在著很大的漏洞。實(shí)際上，絕緣材料以及護(hù)套材料質(zhì)量決定了電線電纜的絕緣性能，耐環(huán)境條件性能以及抗老化性能。因此，在電信電纜的產(chǎn)品檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中，70%的檢驗(yàn)應(yīng)在電線電纜絕緣材料以及護(hù)套材料的質(zhì)量檢驗(yàn)相關(guān)。而絕緣材料以及護(hù)套材料的質(zhì)量不易控制。電線電纜絕緣材料以及護(hù)套材料的檢驗(yàn)需要用專(zhuān)門(mén)的設(shè)備來(lái)進(jìn)行，而樣品的制備過(guò)程也相當(dāng)復(fù)雜，而且部分的性能測(cè)試檢驗(yàn)長(zhǎng)達(dá)十天左右。因此，絕緣材料以及護(hù)套材料的質(zhì)量問(wèn)題不易控制。而實(shí)際上若是能夠做好成品的檢驗(yàn)以及供應(yīng)商的管理工作后，絕緣材料以及護(hù)套材料的質(zhì)量問(wèn)題是可以得到有效的控制的。所以有效的提高絕緣材料以及護(hù)套材料的質(zhì)量問(wèn)題是提高電線電纜質(zhì)量的重要基礎(chǔ)。

2 電線電纜絕緣材料老化分析

在我國(guó)歷年的火災(zāi)統(tǒng)計(jì)當(dāng)中，電氣火災(zāi)占據(jù)了大多數(shù)。而電信電纜絕緣體的老化便是電氣火災(zāi)的最主要的原因。電氣火災(zāi)的原因從表面上來(lái)看，大多數(shù)都是因?yàn)殡娖靼惭b不當(dāng)，違反操作規(guī)定或者是電器產(chǎn)品的質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)所引起的。把這眾多問(wèn)題總結(jié)出來(lái)便可歸根到導(dǎo)線上，因?yàn)橹饕菍?dǎo)線的短路和漏電現(xiàn)象的出現(xiàn)所引起的火災(zāi)。那么保護(hù)導(dǎo)線的絕緣材料便是引起火災(zāi)的重要原因之一。因此，若能夠強(qiáng)化電線電纜絕緣材料的質(zhì)量問(wèn)題便可有效地減少電氣火災(zāi)的發(fā)生。

2.1絕緣材料需要經(jīng)受的考驗(yàn)

在電線電纜傳導(dǎo)電流主要是銅蕊線，起隔墊作用的主要是包在電線電纜外的絕緣材料。絕緣材料的作用便是將兩個(gè)帶電體或是將帶電體與導(dǎo)電的物體以及地面隔開(kāi)，包裹住帶電部位，防止被人體接觸發(fā)生觸電意外。因此，絕緣材料一方面?zhèn)鲗?dǎo)電流方向，防止了電流的外泄，另一方面則是對(duì)金屬帶電體起到了保護(hù)作用。因此在電出現(xiàn)之后，首先便是要尋找不導(dǎo)電的絕緣材料。在電線電纜當(dāng)中，絕緣材料含長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)性的進(jìn)行散熱冷卻來(lái)支撐和固定電線電纜的正常運(yùn)作。在電線電纜的制造過(guò)程當(dāng)中，絕緣材料便是第一道考驗(yàn)。由于一些客觀上的因素，例如電工安裝電線電纜的過(guò)程當(dāng)中進(jìn)行粗暴的對(duì)待，胡亂的拉扯，擠壓，便可造成電線電纜的絕緣材料的磨損。這邊要求電線電纜的絕緣材料具有較強(qiáng)的抗扭拉抗磨損能力。

電信電纜的絕緣材料需要長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用。因此，絕緣材料需要具有長(zhǎng)時(shí)間承受電流的能力。電線電纜長(zhǎng)期曝光在空氣當(dāng)中，需要經(jīng)受四季以及天氣的腐蝕，所以，電線電纜的絕緣材料需要具有抗腐蝕的能力。絕緣材料老化的原因也包括熱電磁場(chǎng)，光線長(zhǎng)期的照射，機(jī)械力以及氧化反應(yīng)等眾多的因素，這些因素都會(huì)使電線電纜的絕緣材料日漸老化。老化后的絕緣材料不能夠抵抗電磁場(chǎng)，也不能有效地阻斷電流。因此便容易造成短路和漏電現(xiàn)象。而在現(xiàn)實(shí)生活中由于很多人不懂或是不重視電線電纜的絕緣材料的保護(hù)，長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷的運(yùn)用電線電纜便直接導(dǎo)致加速了電線電纜絕緣材料的老化進(jìn)度。所以為保證電線電纜的質(zhì)量問(wèn)題以及安全性，研究絕緣檢查以及診斷技術(shù)是非常重要的。

2.2絕緣材料的熱老化

絕緣材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期在熱的環(huán)境作用下而產(chǎn)生變化，使節(jié)原材料的絕緣性能有所降低現(xiàn)象是熱老化。電線電纜的熱老化產(chǎn)生的原因就是絕緣材料長(zhǎng)期在高熱的溫度下自身產(chǎn)生了化學(xué)變化。通常溫度越高，其化學(xué)反應(yīng)便越快。長(zhǎng)期高溫下，絕緣材料的高分子會(huì)發(fā)生熱降解。熱老化是絕緣材料由于長(zhǎng)期高溫發(fā)生了劣化，絕緣材料的使用時(shí)長(zhǎng)也會(huì)縮短。但最顯著的變化是材料的拉伸方面的機(jī)械性特征。一般溫度較為穩(wěn)定地區(qū)對(duì)于絕緣材料的熱老化現(xiàn)象不太明顯。相對(duì)于一般地區(qū)，炎熱地區(qū)的溫度對(duì)于絕緣材料的作用大些，但這并不是主要的因素。熱老化的現(xiàn)象產(chǎn)生主要是電線電纜自身產(chǎn)生的較大熱量所導(dǎo)致的。通常是局部放電漏電的現(xiàn)象導(dǎo)致的溫度上升。實(shí)際情況中，絕緣材料老化最主要的還是氧化反應(yīng)，為了防止氧化反應(yīng)的發(fā)生，必須采用抗氧化劑來(lái)防止。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)以及現(xiàn)實(shí)運(yùn)用證明，絕緣材料的熱老化與環(huán)境溫度是絕對(duì)相關(guān)的。

2.3絕緣材料的機(jī)械老化

絕緣材料在運(yùn)行，安裝制作以及運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中受到機(jī)械力的作用發(fā)生的變化是機(jī)械老化。電線電纜的絕緣材料會(huì)因?yàn)橥饨绲臋C(jī)械力產(chǎn)生缺陷變化，這些缺陷會(huì)伴隨著時(shí)間的流逝以及機(jī)械力的大小而進(jìn)一步的惡化，直到破壞絕緣材料出現(xiàn)漏電的現(xiàn)象。因此，絕緣材料的機(jī)械老化因?yàn)楫a(chǎn)生機(jī)制也被稱(chēng)為電擊穿。

2.4絕緣材料的電老化

電線電纜在運(yùn)作過(guò)程當(dāng)中，會(huì)長(zhǎng)期處在通電狀態(tài)，絕緣材料因?yàn)楦邚?qiáng)度的電流發(fā)生的老化現(xiàn)象便是電老化。電老化的產(chǎn)生機(jī)制是復(fù)雜的，不僅是絕緣材料被電流擊穿后產(chǎn)生的物理變化，其中還發(fā)生了化學(xué)變化。

電老化的絕緣擊穿分為兩種。首先是經(jīng)過(guò)電線電纜的電流過(guò)于強(qiáng)大，電流強(qiáng)度不在絕緣材料的承受范圍之內(nèi)，導(dǎo)致絕緣材料被強(qiáng)大的電流擊穿，這種現(xiàn)象稱(chēng)為電擊穿。其次便是電流在絕緣材料的承受范圍之內(nèi)，可是微電流集中在一處，導(dǎo)致集中住溫度上升，從而導(dǎo)致絕緣材料被擊穿。這種現(xiàn)象也被稱(chēng)為熱擊穿。

3 絕緣老化的樹(shù)枝結(jié)構(gòu)

3.1電樹(shù)枝

根據(jù)絕緣材料被高壓電擊穿的研究得知，強(qiáng)大的電流擊穿絕緣材料后便形成了類(lèi)似于樹(shù)枝樣的痕跡，因此被稱(chēng)這一現(xiàn)象為樹(shù)枝。電流擊穿絕緣材料的過(guò)程被稱(chēng)為樹(shù)枝形成。由于絕緣材料是被強(qiáng)大電流擊穿形成的樹(shù)枝，便稱(chēng)這一現(xiàn)象為電樹(shù)枝。電樹(shù)枝的產(chǎn)生理論有多種原因，但目前并沒(méi)有準(zhǔn)確的直接原因。電樹(shù)枝形成后會(huì)不斷地發(fā)展，這也是引起絕緣材料局部放電的原因之一。

3.2水樹(shù)枝

水樹(shù)枝是電線電纜浸水后再施加電壓與不浸水施加電壓的對(duì)比所得出的水樹(shù)枝現(xiàn)象。浸水后施加電壓其絕緣介質(zhì)相對(duì)較低。對(duì)這一浸水實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)了和電樹(shù)枝相似結(jié)構(gòu)的存在，由于這一實(shí)驗(yàn)與浸水有關(guān)，這種被發(fā)現(xiàn)的樹(shù)枝便被成為水樹(shù)枝。雖然水樹(shù)枝與電樹(shù)枝都是由低強(qiáng)度的電壓長(zhǎng)時(shí)間形成的，但是這種樹(shù)枝與電樹(shù)枝是存在區(qū)別的。水樹(shù)枝在干燥情況下不易被觀察，因此只有在浸水后才可呈白色顯現(xiàn)出來(lái)。水樹(shù)枝的產(chǎn)生最基本的三個(gè)條件：水，起點(diǎn)與電場(chǎng)。這最基本的三個(gè)條件為防止水樹(shù)枝的產(chǎn)生提供了指導(dǎo)。首先便是要盡量避免電線電纜和水的接觸。與水的接觸不能完全防止，其次便要做到清除絕緣材料中的雜質(zhì)或者是凸起等作為起點(diǎn)的物質(zhì)。這是目前防止水樹(shù)枝產(chǎn)生的最有效的方法。

3.3化學(xué)樹(shù)枝

在電線電纜的絕緣物質(zhì)當(dāng)中發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)中還有化學(xué)樹(shù)枝?；瘜W(xué)樹(shù)枝的產(chǎn)生主要是硫化物穿透絕緣材料與銅相遇形成了硫化銅，二硫化銅滲入到了電線電纜的缺陷部位，形成了樹(shù)枝狀的結(jié)晶?；瘜W(xué)樹(shù)枝以紅褐色或是黑色的顏色呈現(xiàn)，即使是在無(wú)電場(chǎng)的情況下也可發(fā)生。

4 電線電纜護(hù)套材料的老化

電線電纜在生產(chǎn)和使用的過(guò)程當(dāng)中經(jīng)常會(huì)遇到護(hù)套開(kāi)裂的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，不僅給用戶以及企業(yè)帶來(lái)巨大的損失，還有可能對(duì)人身安全造成威脅。

4.1電線電纜護(hù)套材料的開(kāi)裂現(xiàn)象

電信電纜絕緣護(hù)套材料采用的是高分子聚合物。高分子主要是依靠強(qiáng)大的化學(xué)鍵來(lái)保持相互的固定位置。一旦化學(xué)鍵受到外界的損傷或者是老化破壞，主要是氧化反應(yīng)，那么聚合鏈就會(huì)大量的斷裂，最終使護(hù)套材料開(kāi)裂。

4.2電線電纜護(hù)套材料的開(kāi)裂類(lèi)型

電線電纜護(hù)套材料的開(kāi)裂類(lèi)型主要分為三種。一是機(jī)械性損傷開(kāi)裂;機(jī)械性損傷開(kāi)裂主要是分為外部損傷和內(nèi)部缺陷。外部損傷主要是由于外力作用所導(dǎo)致的碰傷，刮傷，加工時(shí)的切傷等。而內(nèi)部缺陷在使用過(guò)程當(dāng)中經(jīng)過(guò)電流作用進(jìn)一步的惡化。二是電線電纜護(hù)套材料的化學(xué)開(kāi)裂;化學(xué)性的開(kāi)裂其原理主要是腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)與高分子材料產(chǎn)生了化學(xué)反應(yīng)，從而造成了化學(xué)鍵高分子膨脹，在護(hù)套材料的整體結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。

最后一種便是老化開(kāi)裂。電線電纜護(hù)套材料的老化開(kāi)裂又分為電老化、熱老化、光老化。老化開(kāi)裂的主要原理便是光、電、熱對(duì)高分子進(jìn)行長(zhǎng)期的侵?jǐn)_，從而導(dǎo)致高分子內(nèi)部產(chǎn)生了氧化反應(yīng)，導(dǎo)致了高分子化學(xué)鍵的斷裂，分子降解，從而導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)上呈開(kāi)裂現(xiàn)象。

5 結(jié)語(yǔ)

電線電纜在運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中會(huì)由于各種各樣的原因而突發(fā)故障，這種現(xiàn)象為電力系統(tǒng)的安全性帶來(lái)影響。電線電纜的故障通常是由于各種原因?qū)е陆^緣材料及護(hù)套老化最終導(dǎo)致絕緣擊穿。電線電纜絕緣材料及護(hù)套材料老化原因是各方面因素綜合造成的。文章便是分析電線電纜絕緣材料及護(hù)套材料的老化類(lèi)型，根據(jù)這些老化類(lèi)型，在實(shí)際情況中若出現(xiàn)，便可根據(jù)產(chǎn)生原因及因素采取相應(yīng)處理。