[发明专利]具有抗电树性能的电力电缆绝缘老化修复液及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种具有抗电树性能的电力电缆绝缘老化修复液及其制备方法与应用，该修复液组分以重量份数计包括：硅氧烷88～99.6份；催化剂0.3～2份；抗氧剂0.1～10份，抗氧剂为4‑[3‑(二甲氧基甲基甲硅烷基)丙基]‑2，6二叔丁基苯酚、抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂168中的至少一种。制备方法为：按前述重量份将前述组分加入带有搅拌器的混合容器中，并向其中通入惰性气体，于室温中搅拌混合至少10min，即可获得具有抗电树性能的电力电缆绝缘老化修复液。该修复液通过注入的方式应用于电力电缆绝缘老化修复中。本发明所提供的修复液可修复水树老化区域、抑制绝缘劣化和电树枝引发，提升老化电缆的抗电树性能，延长电缆寿命。

技术领域

本发明属于电缆修复技术领域，具体涉及一种具有抗电树性能的电力电缆绝缘老化修复液及其制备方法与应用。

背景技术

交联聚乙烯（XLPE）电缆由于其优异的电气、机械性能而被广泛使用，但由于现代工艺的限制，电缆在制造、敷设及运行过程中不可避免地会在绝缘层留下一些气隙、裂纹等微观缺陷，在电场作用下裂纹进一步发展形成电树枝，对绝缘产生无法逆转的破坏，最终导致绝缘击穿。国内外研究者对电树枝引发与生长进行了大量的研究，目前电树枝引发理论主要为电-机械理论、电致发光引起的光降解理论和电荷的注入和抽出理论。电-机械理论认为在交变电场作用下，材料持续受到电-机械应力（Maxwell应力）作用，聚合物中分子链因为应力疲劳而发生断裂形成微孔与裂纹，在强电场作用下微孔中产生局部放电，微孔与裂纹进一步发展形成电树枝。研究者们对聚乙烯（PE）样本进行电树枝引发实验，在电树枝潜伏期间在针尖处观察到了电致发光现象，电致放光产生紫外光，聚合物的分子链在紫外光作用下受到高能辐射变为激发态，由激发态分解出自由基，与氧气反应发生自动氧化链式反应，分子链大量断裂形成微孔，在强电场作用下微孔发展成为电树枝。电荷的注入和抽出理论认为，在电树枝的潜伏期，电子在注入和抽出的过程中得到加速形成“热电子”，其碰撞聚合物的分子链导致分子链断裂，产生自由基，自由基在氧气的作用下发生自氧化链式反应，导致分子链大量断裂在聚合物内形成微孔，在电场作用下微孔进一步发展最终形成电树枝。研究者们在工业运行电缆中发现了由水树枝引发电树枝的现象，电缆在潮湿的运行环境下首先在电缆中生长出水树枝，在水树区域将造成局部电场力集中最终在水树区域生长出电树枝。

为了抑制电缆中电树枝的产生提高电缆的使用寿命，人们采用了大量方法，如提高电缆制造工艺、在电缆料中添加电压稳定剂等方法。随着“干法交联”与“三层共挤”技术的应用，XLPE绝缘层内的微孔数量下降了99%，微孔直径减小了90%。进一步通过提高电缆的制造工艺难以有效提高对电缆绝缘性能且成本较大。因此，人们开始通过在电缆料中添加电压稳定剂来提高电缆的电树枝引发电压，电压稳定剂的主要作用为抑制电缆的电老化，电缆中电老化主要表现形式为电树枝的产生，即电压稳定剂的作用主要为提高XLPE电缆的电树枝引发电压。从二十世纪六十年代至今，国内外研究者对电压稳定剂展开了大量的研究，研究表明电缆中添加电压稳定剂能大幅提高电缆的电树枝引发电压，抑制聚合物的电老化，延长电缆的运行寿命。不同类型的电压稳定剂作用于XLPE电树枝引发的不同阶段，例如：（1）具有较高电子亲和能的电压稳定剂可以捕获热电子，削弱热电子的能量，减少其对聚合物分子链的破坏，抑制电树枝的产生；（2）自由基清除类电压稳定剂可以清除聚合物中的自由基，抑制自动氧化链式反应从而抑制电树枝的产生，比如抗氧剂或光稳定剂。