工頻逐級(jí)擊穿試驗(yàn)的交流擊穿值(ACBD)見圖4。交流擊穿場(chǎng)強(qiáng)值由工頻逐級(jí)擊穿試驗(yàn)的擊穿電壓計(jì)算得出。圖4中包括了未老化樣品、14天熱循環(huán)后樣品、120天老化后樣品和180天老化后樣品的數(shù)據(jù)。
從圖4可知，經(jīng)過180天的加速水樹老化，電纜A保持了初始交流擊穿強(qiáng)度的50％，而電纜B的交流擊穿強(qiáng)度則沒有惡化。由于電纜D沒能經(jīng)受住180天的老化過程(見圖4中虛線)，所以電纜D在180天的交流擊穿強(qiáng)度5．9kY／mm由AW""IT期間的電壓場(chǎng)強(qiáng)得出，并不是由HVTT試驗(yàn)的數(shù)據(jù)計(jì)算而來(lái)。
所有經(jīng)過120天和180天老化過程的電纜都進(jìn)行了領(lǐng)結(jié)形(Bow-tie)水樹和發(fā)散形(Vented)水樹的測(cè)量，試驗(yàn)在電纜A、電纜B和電纜D中經(jīng)過工頻逐級(jí)擊穿試驗(yàn)的13-18號(hào)樣品上進(jìn)行(作為特殊的情況，電纜D的16-18號(hào)水樹樣品直接從180天AWTT過程中擊穿電纜上取樣)。對(duì)每一個(gè)樣品，都在擊穿點(diǎn)的附近切取30個(gè)圓片，使用亞甲基藍(lán)染色并涼干后，在顯微鏡下觀察水樹的生長(zhǎng)情況。
在經(jīng)過180天的AWTT過程后，所有的電纜樣品中都沒有發(fā)現(xiàn)大于0．25mm的發(fā)散形水樹，并且只有非常少的小于0．25mm的發(fā)散形水樹。使用TR-XLPE材料的電纜B中幾乎沒有水樹產(chǎn)生，只有非常少的小于0．25mm的領(lǐng)結(jié)形水樹，而大于0．25mm的則完全沒有。使用陶氏XLPE材料的電纜A中，小于0．25mm領(lǐng)結(jié)形水樹的密度為12個(gè)／cm3；0．25-O．51mm領(lǐng)結(jié)形水樹的平均密度為5個(gè)／cm3；0．52-O．77mm領(lǐng)結(jié)形水樹的平均密度為1個(gè)／cm3。而使用國(guó)產(chǎn)電纜材料的電纜D中，小于0．25mm領(lǐng)結(jié)形水樹的密度超過1700個(gè)／cm3；0．25-0．51mm領(lǐng)結(jié)形水樹的平均密度為170個(gè)／cm3；0．52-0．77mm領(lǐng)結(jié)形水樹的平均密度為2個(gè)／cm3。
每種電纜的13-18號(hào)樣品經(jīng)過120天和180天老化后其O．14-0．25mm領(lǐng)結(jié)形水樹的密度見圖5；00．26-0．51mm．0．52-0.77mm和O．78-1．02mm領(lǐng)結(jié)形水樹的密度見圖6。在完成了120天AWTT過程的D13、D14號(hào)樣品中發(fā)現(xiàn)了大量的發(fā)散形水樹(高度>0．125mm)和領(lǐng)結(jié)形水樹(高度>O．500mm)，見圖7。
4試驗(yàn)結(jié)果的分析
從180天老化后的工頻交流擊穿試驗(yàn)可以明顯地看出3種電纜的性能差別。經(jīng)過180天的AWTT老化過程后，電纜A只保持了初始交流擊穿強(qiáng)度的50％，電纜B的交流擊穿強(qiáng)度則沒有惡化，而電纜D的所有剩余的樣品在老化試驗(yàn)進(jìn)行140-150天期間全部被擊穿。使用陶氏TR-XLPE和XLPE材料的電纜的試驗(yàn)數(shù)據(jù)與使用北美生產(chǎn)電纜的北美AEICAW-TT試驗(yàn)內(nèi)容中的數(shù)據(jù)是非常接近的。
另一個(gè)值得注意的試驗(yàn)結(jié)果是，3種不同材料的電纜中的水樹含量。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，絕緣層水樹的含量過高，會(huì)導(dǎo)致電纜的交流擊穿強(qiáng)度下降，縮短電纜運(yùn)行的使用壽命。水樹在一定的環(huán)境條件下會(huì)生長(zhǎng)非常迅速，并最終導(dǎo)致電纜的擊穿。
發(fā)散形水樹經(jīng)常產(chǎn)生在絕緣屏蔽層和絕緣層之間的交界處，是衡量電纜屏蔽層和絕緣層生產(chǎn)質(zhì)量的重要指標(biāo)。在每種電纜中都沒有發(fā)現(xiàn)大于0．25mm的發(fā)散形水樹，小于0．25mm的水樹含量也很低，說(shuō)明電纜導(dǎo)體屏蔽層的生產(chǎn)質(zhì)量是很好的。
從另一面講，領(lǐng)結(jié)形水樹是產(chǎn)生在絕緣層內(nèi)部的，可以反映絕緣層抗水樹生長(zhǎng)的能力。而在本項(xiàng)目中的3種電纜經(jīng)過180天的老化過程后，領(lǐng)結(jié)形水樹的含量差異非常大，尤其在D13和D14樣品中已發(fā)現(xiàn)了發(fā)散形和非常大的領(lǐng)結(jié)形水樹。在電纜D中產(chǎn)生的大量大尺寸的水樹可以歸咎于所使用的絕緣和屏蔽層材料的配方、潔凈度和生產(chǎn)工藝，而且也為電纜D在180天老化過程中過早的擊穿提供了合理的解釋。
由于領(lǐng)結(jié)形水樹只會(huì)在絕緣的缺陷處產(chǎn)生，例如雜質(zhì)和微孔，因此從使用國(guó)產(chǎn)XLPE電纜和使用陶氏XLPE電纜的數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論，即國(guó)產(chǎn)的XLPE材料中的雜質(zhì)含量偏高。這也證實(shí)了潔凈的電纜絕緣材料的重要性，即便是使用在電纜">中壓電纜上，因?yàn)閺膿舸⿺?shù)據(jù)可以看出，雜質(zhì)含量過高會(huì)降低電纜的使用壽命或者使電纜在現(xiàn)場(chǎng)使用中過早擊穿。
5結(jié)論
從120天和180天老化過程后的數(shù)據(jù)可以明顯地看到使用TR-XLPE電纜的優(yōu)越性，本試驗(yàn)研究項(xiàng)目將陶氏TR-XLPE、陶氏XLPE和國(guó)產(chǎn)XLPE材料在性能上進(jìn)行了顯著的區(qū)分。進(jìn)一步講，這次的試驗(yàn)內(nèi)容還可以為中國(guó)用戶提供一套行之有效的鑒定和審查試驗(yàn)。從180天老化過程后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出一個(gè)明確的結(jié)論，使用陶氏TR-XLPE和半導(dǎo)電屏蔽層材料制造的電纜可以具有令人滿意的使用壽命。
6建議
在需要使用高性能電纜的場(chǎng)合，尤其電纜需要安裝在水中或者十分潮濕環(huán)境中時(shí)，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮使用高質(zhì)量的TR-XLPE絕緣材料，可以預(yù)防電纜過早擊穿，降低維修費(fèi)用，為用戶提供最優(yōu)的性能價(jià)格比。
同時(shí)，以武漢高壓研究所本次試驗(yàn)方案為基礎(chǔ)，可以制定一套關(guān)于電纜老化試驗(yàn)的技術(shù)規(guī)范，用以確保提高整個(gè)電力行業(yè)中電纜的可靠性。