正常情況下,XLPE電纜的壽命是30-50年。我國投放使用XLPE電纜的時間己有三四十年之久,很多電纜的絕緣材質和絕緣性能都發(fā)生很大的退化。電纜的老化現(xiàn)象導致各種停電事故頻繁發(fā)生,這也給電力系統(tǒng)帶來了巨大的安全隱患以及經(jīng)濟損失。
在長期通電工作的狀態(tài)下,交聯(lián)聚乙烯電纜會受到電場、高溫、潮濕空氣、地下酸堿腐蝕等惡劣因素的影響,從而導致XLPE電纜絕緣材質的分解退化,絕緣性能下降,這種絕緣材質發(fā)生緩慢退化的過程叫做電纜的老化現(xiàn)象。導致XLPE電纜老化現(xiàn)象的因素有很多,總結起來主要是絕緣材質中出現(xiàn)電樹枝、水樹枝以及化學腐蝕等。
通常,在電纜出現(xiàn)老化現(xiàn)象的初期,絕緣介質內(nèi)部的水滴首先會在電場的作用下不斷擴展形成水樹。在長期通電工作的狀態(tài)下,當電場強度超過電纜絕緣層的電介質所能承受的最大值時,這些水樹就會發(fā)生轉化成為電樹,電纜的絕緣性能也會大大下降,從而導致局部放電現(xiàn)象的發(fā)生。
電纜的局部放電是指電纜在通電工作的情況下,因為局部電場強度分布集中,超過絕緣介質能夠承受的最大電壓,而導致的小范圍放電的現(xiàn)象。這種小范圍的放電現(xiàn)象只是發(fā)生在電纜絕緣介質的某一局部區(qū)域,并沒有貫穿到導體部分。導致電纜絕緣部分發(fā)生局部放電行為的直接原因是外電場分部不均勻。由于制造工藝水平以及電纜敷設環(huán)境的影響,電纜中存在介質分布不均勻、絕緣體中混有氣泡、毛刺、絕緣內(nèi)部裂紋等缺陷。這些缺陷會導致電場強度在某些局部區(qū)域較為集中,當該區(qū)域的電場強度大于絕緣介質所能承受的臨界值時,就會發(fā)生局部放電。絕緣材質在電場的作用下發(fā)生電離反應,通過電離反應而出現(xiàn)的電子以及其他正負離子等在運動的過程中會撞擊到電纜的絕緣內(nèi)壁,由于在電場作用下,這些電子和離子具有很大的能量,這些能量足夠使得絕緣材料的高分子化學鍵斷裂。在通電發(fā)生局部放電的位置,絕緣介質會發(fā)熱到較高的溫度,這種高溫可能會融化或者灼燒絕緣材質,而且高溫還會促進氧化反應,使得電纜的絕緣材質進一步分解劣化。電纜的局部放電還會產(chǎn)生一些帶有很高能量的射線,這些帶有高能量的射線也會導致絕緣層化學鍵的斷裂,加劇絕緣老化。一般情況下,局部放電現(xiàn)象不會導致電纜絕緣部分的擊穿,但是如果電纜長期處于局部放電的情況下,電纜的絕緣材質會發(fā)生持續(xù)的劣化現(xiàn)象,最終也會導致絕緣層被擊穿。