摘 要：为掌握运行多年的交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘劣化状况及出现劣化的原因，采用热重法、红外光谱、机械强度试验分析了退运的 14 条 110 kV 和 220 kV XLPE 电缆绝缘。研究了电缆绝缘材料的热稳定性、物质成分及机械性能与电缆绝缘劣化的对应关系，并分析了 14 条退运电缆历史运行数据。结果表明，14 条退运电缆中，有 4条电缆绝缘出现了劣化，而这些电缆都经受过穿越故障电流或外部高温；起始分解温度、羰基指数、断裂能对表征 XLPE 电缆绝缘的劣化状况有很好的一致性，当绝缘出现劣化时，其起始分解温度降低、羰基指数升高、断裂能减小；交联电缆经受大的故障电流冲击或外部高温，都会加快绝缘的劣化。
关键词：飞鹤线缆，交联聚乙烯；绝缘劣化；热重法；红外光谱；起始分解温度；羰基指数；断裂能；故障电流

110 kV 及以上交联聚乙烯电缆设计使用寿命为 30~40 年，一般按照基于绝缘场强—寿命曲线反幂定律进行计算。运行中的交联聚乙烯电缆绝缘劣化状况一直是电网运行单位关注的重点。在实际运行环境条件下，交联电缆经受大负荷、故障电流冲击或外部环境高温，通电运行数年或数十年后，交联聚乙烯电缆绝缘是否存在劣化，哪些特征参数能够表征绝缘劣化状态，都是迫切需要研究的问题。近二十多年来，国内外学者对交联聚乙烯电缆绝缘劣化在化学、物理、微观结构等方面的大量研究表明，交联聚乙烯电缆绝缘劣化不是单一电应力作用的结果，而是电、热、环境等多种因素共同作用的结果。因此，仅仅依靠基于绝缘场强—寿命曲线反幂定律预测的电缆寿命不够准确。文献研究了交联电缆绝缘在电、热、电热联合劣化下的化学、物理、电性能、微观结构变化，比较了绝缘材料密度、熔点、击穿场强和劣化时间、抗氧化剂以及特殊环境致污物含量因素的对应关系。

2.2 红外光谱分析
交联聚乙烯绝缘在热氧劣化过程中不仅有微观结构的变化，还会产生羰基基团等新的物质成分。图 2 为试样中有明显羰基吸收峰的红外光谱图，图3 为 14 个试样内层、中层、外层羰基指数对比。1 号、2 号、4 号、6 号试样的羰基指数明显高于其它 10 个试样，且均>1，表明 1 号、2 号、4 号、6 号试样绝缘已经发生了劣化，其交联聚合体在热、氧作用下出现断键、降解，生成了羰基基团等新的物质成分。
2.3.机械性能分析
由于一些试样段太短，没有足够的距离做成标准哑铃型试样，无法进行机械性能测试，因此只对断裂能测试结果表明，发生劣化的交联聚乙烯绝缘断裂能减小。其原因或许为交联聚乙烯绝缘在运行中受到电、热、氧的联合作用后，导致材料降解，高分子聚合物交联度降低，增加了分子链段的活动性。在分析材料的断裂能与劣化程度对应关系时，应综合考虑断裂能数值大小及其与同批次新样品断裂能数值的差异。
3 结论
1）交联聚乙烯绝缘的起始分解温度、羰基指数、断裂能在表征电缆绝缘劣化性能方面有很好的一致性。当绝缘出现劣化时，材料的起始分解温度降低、羰基指数升高、断裂能减小。2）在分析材料的断裂能与劣化程度对应关系时，还应综合考虑断裂能数值大小及其与同批次新样品断裂能数值的差异。3）交联聚乙烯电缆绝缘劣化与电缆穿越故障电流等因素产生的热效应密切相关，电缆经受大的故障电流冲击或外部高温，都会加快电缆绝缘的劣化。