[發(fā)明專利]具有自密封介質(zhì)的電纜和防止導(dǎo)線與水接觸的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00128590.4
• 申請日: 2000-09-27
• 公開（公告）號: CN1346134A
• 公開（公告）日: 2002-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴維·里斯;喬納森·沃勒;尼克·瓦雷;菲利普·薩斯
• 申請（專利權(quán)）人: 南方電線公司
• 主分類號: H01B7/17
• 分類號: H01B7/17;H01B13/32;H01B3/18
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 王以平

現(xiàn)在，絕緣的實心和多股絞合電纜是眾所周知的。通常，多股絞合電纜包括一中心股導(dǎo)線，在中心股導(dǎo)線周圍設(shè)有一保護(hù)絕緣套。

導(dǎo)致直埋的鋁二次電纜失效的最常見的原因是，在安裝過程中或安裝之后造成絕緣材料上出現(xiàn)切口或小孔。這會導(dǎo)致鋁的交流腐蝕，最后形成開路。當(dāng)破損的導(dǎo)線被暴露在潮濕的土壤中時，電流會發(fā)生泄漏，進(jìn)而引起鋁發(fā)生局部的電化學(xué)反應(yīng)，形成含水的氧化鋁，最后形成導(dǎo)線的開路。

在美國，每年會發(fā)生成千上萬這樣的例子，而其維修(安裝，挖掘，修理以及更換)費(fèi)用是很昂貴的?；谏鲜龅氖Ш碗S之而來的問題，人們發(fā)明了一種韌性更好的絕緣系統(tǒng)，并成為了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。上述韌性電纜被描述為“堅固的”，其通常包括兩層：內(nèi)層為高分子量的聚乙烯，外層為高密度聚乙烯。如此設(shè)計，可以比過時的交聯(lián)聚乙烯能夠更好地抵抗機(jī)械損傷，但是，如果施加的碰撞足夠大，鋁導(dǎo)線仍然還會被暴露。

研究顯示，當(dāng)電流密度較高時，交流電解電流能夠達(dá)到半波整流。這就是研究中為什么會發(fā)生鋁金屬常常快速流失的原因。在鋁表面會逐步形成一種苛性堿溶液(pH10-12)，將保護(hù)性氧化薄膜溶解。

鋁電纜產(chǎn)生失效的機(jī)理是由于含水氧化鋁的形成。當(dāng)氧化鋁固體形成后，在小孔附近的絕緣材料發(fā)生膨脹，裂開，使得鋁導(dǎo)線表面的更大區(qū)域能夠適宜于發(fā)生電解，因而泄漏電流增大，加速了腐蝕的進(jìn)程。因交流電解而產(chǎn)生的鋁的快速流失一直持續(xù)到電纜最后形成斷路為止。在鋁的電解界面上形成苛性環(huán)境，將保護(hù)性氧化薄膜溶解。

上述耐用或者抗機(jī)械損傷型的絕緣材料應(yīng)該能夠保護(hù)電纜使之免受機(jī)械損傷。雖然它解決了這樣的問題，但是它不能排除600V電纜的失效。最近已有關(guān)于其使用效果的報道，大量不同型號的600V地下配線電纜的失效率分布在每年為70至7000之間。通過斷路，伴隨鋁導(dǎo)線的嚴(yán)重腐蝕，失效得到證實。

所有關(guān)于600V電纜失效的原因為人們所不知，但是，一些電纜用戶已經(jīng)假定了其中的幾個原因。這些電纜似乎具有較高的初期失效率(mortality)，之后經(jīng)過十年而失效。其初期失效率，通常與由于鄰近施工引起的損傷，由于景觀美化和種植引起的損傷，或者由于在安裝前或安裝期間對電纜造成的損傷有直接的關(guān)系。而多年后發(fā)生的失效則難于解釋。這里，假設(shè)在電纜安裝階段，存在有雷電的損傷，制造上的缺陷，或者絕緣性能的降低。

為了更好地理解絕緣特性，人們進(jìn)行了交流擊穿和直流脈沖擊穿的研究。對幾種不同的電纜進(jìn)行交流擊穿研究顯示，其性能具有較高的安全系數(shù)。這些電纜均有0.080英寸厚的壁。試驗是在充滿水的管道中進(jìn)行的。所有電纜的交流擊穿強(qiáng)度一致，都在20KV以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其工作應(yīng)力。

脈沖擊穿研究是針對幾個具有不同絕緣模式的600V電纜進(jìn)行的。這些電纜的脈沖擊穿水平接近150KV。它超過了15KV的電纜系統(tǒng)所需的基本脈沖電平(BIL)量，也超過了工作期間600V二次電纜的脈沖。

對新型電纜也進(jìn)行了上述電性能系數(shù)的測試。它們遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過在600V系統(tǒng)中運(yùn)行時所需的性能，因為這些電纜是在120V接地運(yùn)行的。作為在復(fù)合物和產(chǎn)品研制期間的試驗之一，這是一個長期的絕緣強(qiáng)度試驗，這個試驗是在絕緣材料的額定運(yùn)行溫度時在水中進(jìn)行的。對于交聯(lián)聚乙烯電纜，水的溫度是90℃。絕緣強(qiáng)度必須顯示出穩(wěn)定性，經(jīng)過最少12周之后應(yīng)在最小值之上。假如顯示出非穩(wěn)定性，試驗必須繼續(xù)無定期地進(jìn)行下去。在80伏/密爾(v/mil)的條件下測量相對介電常數(shù)，且必須滿足特定值。在90℃的水中測量電容的增加和泄漏系數(shù)要經(jīng)過14天之久。目前的電纜中使用的絕緣復(fù)合物很容易就能滿足這些要求。

運(yùn)用下述的兩種方法，在生產(chǎn)期間，均可以在電纜的絕緣層中發(fā)現(xiàn)制造缺陷。在擠壓工序中，電纜通過一個火花試驗器，并將28KV的直流電或者17KV的交流電施加到絕緣材料的表面。諸如因絕緣材料中的小孔引起的制造缺陷都會導(dǎo)致產(chǎn)生放電，被火花試驗器檢測到。有許多制造商使用這種方法。另一種被經(jīng)常采用的方法是全電纜盤水浸沒試驗。在這個試驗中，當(dāng)電纜在水中浸沒1小時或6小時之后，再依據(jù)電纜是多股編織的還是單導(dǎo)線的，分別將21KV的直流電或者7KV的交流電施加到電纜上。這些試驗中采用的實際電壓值根據(jù)電纜的壁厚而定。上述的壁厚值是0.080英寸。