【摘 要】抗水樹電纜料的應用可以使得電纜能夠在惡劣的環(huán)境下獲得更長的使用壽命，從而大大減緩了由于電纜頻繁更換而導致的經濟和環(huán)境問題。本文介紹了水樹產生及其對電纜的危害，同時對全球應用抗水樹電纜料的情況進行了綜述。

【關鍵詞】交聯(lián)聚乙烯;抗水樹交聚乙烯;電纜料;水樹

0.引言

XLPE自五十年代問世以來，因其性能卓越、制造工藝簡單、維修容易等優(yōu)點，在輸配電系統(tǒng)中得到了廣泛應用。在20世紀70年代開始大規(guī)模使用XLPE時，人們普遍認為XLPE絕緣電纜能夠長時間的使用，同時電性能保持在良好的水平。但在上世紀70年代后期，XLPE和其他聚合物一樣，在電纜運行中，有降解現(xiàn)象產生，稱為“水樹化”。隨著對XLPE水樹現(xiàn)象研究的進一步深入，人們發(fā)現(xiàn)水樹是引起XLPE電纜老化擊穿從而降低使用壽命的重要原因。近十年的研究和運行經驗表明：聚乙烯絕緣層的破壞原因，主要是樹枝化，從而降低了電纜的使用壽命。

抗水樹電纜料的機理是在XLPE中加入水樹抑制劑或通過改性聚合物達到減少或消除水樹的目的。經過抗水樹處理的電纜其使用壽命比傳統(tǒng)電纜有了大幅度的提高，平均壽命可達40年?？顾畼潆娎|料已經在國外得到了大量的應用，在西方發(fā)達國家，抗水樹電纜料已經基本替代了傳統(tǒng)的XLPE電纜料。本文將對水樹在電纜料中形成的特點進行討論，并著重研究抗水樹電纜料的應用現(xiàn)狀。

1.水樹的相關概念

1.1水樹的含義和形成

關于電纜料中的水樹，國外許多研究機構已經進行了大量的描述，一般認為，水樹是聚合物的一種降解結構，它是電纜絕緣層在交流電場、濕氣、時間和離子等各種因素綜合作用下的結果，因其呈樹枝狀，故稱其為水樹。

水樹生長在絕緣料的電場應力點，應力點處在絕緣料有微孔、污染物、或粗糙處的地方。在污染物的微孔處，水樹在應力點（核）的對面，最終形成了像蝴蝶結形狀的水樹，稱之為蝴蝶結水樹。在界面中引發(fā)，以灌木的形狀往一個方向生長的水樹被稱為通風型水樹。上述兩種水樹，根據它們對許多抗水劑的不同反應來看，其引發(fā)機理和生長機理是不一樣的。

1.2水樹的特征

相對于電樹枝和化學樹枝而言，水樹枝的產生有以下特點：（a）水的存在是水樹枝產生的前提；（b）相對于產生電樹而言， 產生水樹枝所需的電場很低（c）水樹增長緩慢，有水樹枝的電纜絕緣仍有一定耐電強度， 電纜不會馬上擊穿。（d）水樹枝在達到一定尺寸會轉化為電樹枝，最終導致電纜擊穿。

2.全球抗水樹電纜料技術及市場情況

目前國際上主要有兩種不同的方法來解決水樹問題，一種是通過在XLPE電纜料中加入特殊添加劑抑制水樹的產生。另一種是用接枝或共聚方法添加劑來提高電纜的抗水樹性能， 這類電纜料稱為TR-XLPE。其中TR-XLPE的設計和制造主要原理有兩種， －是在XLPE中加入極性物質， 吸附滲透進絕緣的水分子， 使水分子在電場作用下不發(fā)生遷移、積聚形成微滴；二是加入可與水分作用產生無害物質的添加劑。

2.1北美地區(qū)

北美地區(qū)從1983年開始使用抗水樹電纜，到1987年只用了4年時間，抗水樹XLPE中壓電纜的使用量已經占到中壓電纜一半的比例，到2000年已經全部使用抗水樹電纜。

這種TR-XLPE在1983年北美地區(qū)投入使用并保證了23年的可靠穩(wěn)定運行以后，已經成為北美地區(qū)地下電力輸送電纜的主要絕緣材料。

2.2歐洲地區(qū)

北美地區(qū)使用的抗水樹技術在二十世紀八十年代以后引入歐洲，長期老化試驗表明北美的TR-XLPE技術在某些性能方面超過了歐洲原有的Copolymer XLPE共聚技術，逐漸占據了歐洲市場的主導地位。

最近，意大利已經用抗水樹電纜完全替代了EPR橡膠電纜，其他幾個東歐國家也已經認識到使用抗水樹電纜料對于電纜長期穩(wěn)定運行的重要性，開始制定相關的標準來推動抗水樹電纜料在該地區(qū)的使用。

2.3中國

在中國抗水樹中壓電纜還未普及，但是需求已經形成，在秦山核電站、青島海底電纜等大型項目中已經開始使用。但由于目前抗水樹中壓電纜使用較少，有關的使用標準仍然是參考國外相關標準。

國內對抗水樹電纜料的研究從上個世紀80年代就已經開始了，但是一直停留在試驗階段，由于市場及技術等多方面的原因，一直沒有進入產業(yè)化階段。隨著國內有關電力部門的重視，抗水樹電纜料的應用已經提到了議事日程上，國內廠家和相關研究機構加快了研制抗水樹電纜料的步伐。

浙江萬馬高分子材料有限公司于2006年建立了抗水樹電纜料研究實驗室，專門成立研究小組著手進行抗水樹電纜料的開發(fā)，推動抗水樹電纜料在國內的產業(yè)化，目前已經取得了階段性的成果。根據美國ASTM D6097－01a標準，對抗水樹電纜料進行周期為30天的高頻高壓試驗，取得了良好的效果。研究小組還對絕緣層和半導體屏蔽料之間引發(fā)的通風型水樹進行了針對半導體屏蔽料的抗水樹性能研究，并取得了良好的效果。

3.結束語

了解抗水樹電纜料在國內外的應用、發(fā)展情況對于我國推進抗水樹電纜料產業(yè)化發(fā)展具有重要意義，隨著人們對電纜水樹危害性認識的進一步加強，抗水樹電纜材料在電纜中的應用將會越來越被電力部門所接受。 [科]

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