譚景洋 李麗麗 孟雨鵬 蒿玉森

摘 要：聚乙烯絕緣材料應(yīng)用廣泛 ，而隨著聚乙烯材料的應(yīng)用，無法避免的就是材料的老化問題，本文從聚乙烯絕緣材料老化著手，綜述了近幾年來被廣大科研人員經(jīng)常應(yīng)用的老化數(shù)據(jù)處理方法。討論了每種方法的應(yīng)用范圍以及不足之處，提出了每種方法的優(yōu)化方法，推廣應(yīng)用范圍，認(rèn)為應(yīng)該加強(qiáng)數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性和標(biāo)準(zhǔn)性，并進(jìn)一步探討絕緣材料老化的處理方法。

關(guān)鍵詞：聚乙烯，絕緣材料，老化，處理方法

0 引言

聚乙烯是典型的熱塑性材料，在絕緣薄膜制造、高電壓輸電絕緣、管板材、纖維等方面應(yīng)用廣泛，密度0.86～0.96g/cm3，按密度區(qū)分有低密度聚乙烯（也包括線性低密度聚乙烯）、超低密度聚乙烯等。電是生活中不可或缺的必需品，而高壓直流輸電成本低、損耗小、沒有無功功率、連接方便、容易控制和調(diào)節(jié)，在長(zhǎng)距離輸電中已被廣泛采用。輸電過程中，聚乙烯絕緣因其優(yōu)異的電氣性能和機(jī)械性能等因素得到了廣泛的應(yīng)用，但是在高壓直流輸電過程中，由于聚合物在直流高壓下空間電荷的積累，會(huì)引起空間電場(chǎng)的畸變，久而久之會(huì)使絕緣加速老化，影響絕緣壽命。

本文就聚乙烯材料的耐熱老化能力的處理方法進(jìn)行了研究，分析了在不同情況下聚乙烯老化可以采取不同的老化數(shù)據(jù)處理方法。

1老化速率法

老化速率法是用來比較材料老化性能的數(shù)據(jù)處理常用方法。此方法僅考慮老化試驗(yàn)的開始和結(jié)束材料的性能，對(duì)老化期間性能變化不予考查。另外從計(jì)算出的老化速率可明顯看出各參數(shù)的趨勢(shì)，經(jīng)過老化試驗(yàn)此性能是上升還是降低，在老化速率中表示為正負(fù)，正數(shù)表示材料的參數(shù)值下降，負(fù)數(shù)表示材料的參數(shù)值上升，還能考慮單位時(shí)間的平均變化率，結(jié)果較為直觀。對(duì)老化速率的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)一排序，可以得到材料的耐久性順序。老化速率計(jì)算公式如式（1）。

（1）

式中：VL——老化速率，%/h；

n0——樣品初始性能；

nt——樣品老化后性能；

t——老化試驗(yàn)時(shí)間。

老化試驗(yàn)后，首先計(jì)算各指標(biāo)的老化速率，老化速率有正有負(fù)，正數(shù)表示材料的性質(zhì)下降，負(fù)數(shù)表示材料的性質(zhì)提升，顯然，老化速率越小，表示該材料耐老化能力越強(qiáng)，通過比較，可以得到針對(duì)某一參數(shù)，材料的耐老化性順序，得到在該參數(shù)方面，耐老化性好的材料。針對(duì)測(cè)試的較多參數(shù)對(duì)材料的老化速率，可采用老化速率相加的方法，得到總的老化速率，即材料總體的老化能力，可以得到耐老化性能好的材料。

2老化系數(shù)法

老化系數(shù)法老化系數(shù)是指某性能老化后與老化前性能之比。計(jì)算公式如式如式（2）。

（2）

式中：C——老化系數(shù)

n0——樣品初始性能

nt——樣品老化后性能

老化系數(shù)可以由老化速率得出，所以老化速率和老化系數(shù)是等價(jià)的，就是表示形式不同，但是結(jié)果一樣，故老化系數(shù)的計(jì)算方法與老化速率的計(jì)算方法基本一致，二者之間的換算關(guān)系如式（3）。

（3）

式中：C——老化系數(shù)

VL——老化速率，%/h；

t——老化試驗(yàn)時(shí)間。

3變異系數(shù)法

變異系數(shù)是指標(biāo)準(zhǔn)差與平均值的比值，影響聚乙烯材料老化的因素有多個(gè)，在如此多的因素共同作用下，得到了老化后聚乙烯的相關(guān)數(shù)據(jù)，而標(biāo)準(zhǔn)偏差可以表示樣本間的影響程度，故而變異系數(shù)可以作為材料老化性能衡量的指標(biāo)。

對(duì)同種聚乙烯材料的一種性能在不同老化時(shí)間下取值，之后計(jì)算平均值，并計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)差，然后以平均值和標(biāo)準(zhǔn)差比值的結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果衡量不同材料的耐老化能力強(qiáng)弱。比值越小，表明此種性能隨著老化時(shí)間的增加變化程度較小，比值越大，表明此種性能隨老化時(shí)間的增加變化程度較大，而變化程度可以反映聚乙烯材料老化的敏感程度。因此可以通過對(duì)變異系數(shù)的比較，得到聚乙烯材料的耐老化性強(qiáng)弱。但是此方法需要在老化時(shí)間內(nèi)，隔一段時(shí)間就要測(cè)試相關(guān)參數(shù)，相對(duì)老化速率法，老化系數(shù)法的只測(cè)起始和終止的相關(guān)參數(shù)，其步驟較為繁瑣，工作量較大，但其得到的結(jié)論較為準(zhǔn)確，與實(shí)驗(yàn)值一致率高。

標(biāo)準(zhǔn)差 （4）

均值 （5）

變異系數(shù) （6）

參考文獻(xiàn)：

[1]張?jiān)撇? 高壓電纜絕緣診斷方法的研究[D].沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.

[2]李加駒. 高鐵高壓電纜泄漏電流在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[D].石家莊鐵道大學(xué)，2016.

[3]劉穎. 電線的過電流老化及其絕緣特性的研究[D].沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)，2016.

[4]梁韻. 多因素協(xié)同作用下交聯(lián)聚乙烯絕緣老化評(píng)估方法研究[D].重慶大學(xué)，2015.

[5]孟麗坤.變壓器絕緣材料老化判斷的方法探討[J].科技資訊，2014，12（30）：107+134.

[6]程博. XLPE絕緣電纜可靠性與壽命預(yù)測(cè)算法研究[D].華南理工大學(xué)，2014.

[7]王鶴荀. 船舶電纜絕緣老化規(guī)律及快速檢測(cè)方法研究[D].大連海事大學(xué)，2014.

[8]薛程. XLPE高壓電纜絕緣老化狀態(tài)評(píng)估研究[D].天津大學(xué)，2014.

[9]劉樹鑫. 電器設(shè)備絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)方法研究[D].沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)，2013.

[10]周長(zhǎng)亮. 基于介電頻譜特性的低壓橡膠絕緣電纜老化程度評(píng)估方法研究[D].大連理工大學(xué)，2012.

[11]魏一. 船用低壓電纜剩余壽命預(yù)測(cè)理論與實(shí)驗(yàn)研究[D].大連海事大學(xué)，2012.

[12]林朝暉. 油浸式電力變壓器固體絕緣剩余壽命研究[D].西華大學(xué)，2010.

[13]楊麗君. 變壓器油紙絕緣老化特征量與壽命評(píng)估方法研究[D].重慶大學(xué)，2009.

[14]姚志. 船用電纜絕緣老化的研究[D].大連理工大學(xué)，2007.

[15]韓向明. 船用低壓電纜絕緣狀態(tài)檢測(cè)[D].大連理工大學(xué)，2007.

[16]陸云才. 基于分子模擬的油紙絕緣老化機(jī)理及氣體擴(kuò)散行為研究[D].重慶大學(xué)，2007.

[17]胡鈺林. 電線電纜絕緣檢測(cè)技術(shù)的研究[D].東南大學(xué)，2004.

[18]廖瑞金，孫會(huì)剛，尹建國(guó)，鞏晶，楊麗君，張鐿議.水分對(duì)油紙絕緣熱老化速率及熱老化特征參量的影響[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2012，27（05）：34-42.