第二节绝缘层_电力电缆实用新技术（施工安装·运行维护·故障诊断）-QQ阅读男生轻小说网

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第二节绝缘层

电力电缆的绝缘层材料应具备以下主要性能：

（1）高的击穿场强（包括脉冲、工频、操作波等）。

（2）低的介质损失角正切（tanδ）。

（3）相当高的绝缘电阻（体积电阻率不小于10¹³Ω·cm）。（4）优良的耐树枝放电、局部放电性能。

（5）具有一定的柔软性和机械强度。（6）绝缘性能长期稳定等。

电缆绝缘层所选用的绝缘材料一般可分为均匀质和纤维质两大类。均匀质包括：聚乙烯、聚氯乙烯、交联聚乙烯、橡胶等。纤维质包括：棉、麻、丝、绸、纸等。这两类绝缘材料的吸湿能力明显不同。

均匀质绝缘材料具有高度的抗潮性。因此，在制造电缆时无需加金属内护层，但它容易受光、热、油、电晕的作用而损坏。纤维质绝缘材料却具有耐热、耐电、耐用和性能稳定等优点，适于作高压电缆的绝缘材料，它的最大缺点是极易吸收水分，导致绝缘性能的急剧下降，甚至完全被损坏。因此，纤维质绝缘材料的电缆必须借助于外层护套来防止水分的侵入，同时为了提高绝缘质量，纤维质绝缘材料还必须除去所含的全部水分，并用适当的绝缘剂加以浸渍。

我国的电力电缆，特别是超高压电力电缆，仍采用浸渍纸绝缘的原因是：价格便宜；耐热性好；介质损耗小；耐电强度高；使用寿命长（一般可用50年左右）；耐电晕性强。而橡皮、塑料一般用于较低电压等级（35kV及以下）电力电缆的绝缘。由于塑料绝缘电缆制造工艺简单，施工方便，易于维护，在较低电压等级下，塑料绝缘电力电缆已经逐步取代了油浸纸绝缘电力电缆。近年来，由于塑料工业的进步与发展，使更高电压等级的塑料电缆的研制成为可能，国际上已有500kV的塑料电缆投入运行，我国也已生产出

220kV的塑料电缆。

常用的电力电缆绝缘材料有浸渍纸、塑料、橡胶等。下面介绍一些绝缘材料的结构与性能。

一、绝缘纸

电缆用绝缘纸（简称电缆纸）的主要成分是纤维素。纤维素是高分子碳氢化合物，其化学分子式为（C₆H₁₀O₅）_n。纤维素具有很高的稳定性，不溶于水、酒精、醚、萘等有机溶剂，同时也不与弱碱及氧化剂等起作用。因此，纯纤维素做成的纸经久耐用。另外，纤维素具有毛细管结构，它的浸渍性远大于聚合物薄膜，这也是目前聚合物薄膜未能取代纤维素纸的主要原因。

电缆纸一般应由瘦长纤维纸浆抄成，即纤维长度与其本身直径之比越大越好，短纤维纸的机械强度是由纤维间相互粘合力所决定的，而长纤维纸中的纤维不仅具有粘合力，还可以相互组编，因此其机械强度较大。

为了提高电缆纸的电气性能，常采用轧光纸。电缆纸经过轧光后，密度可由原来的

0.7～0.8g/cm³达到1.1～1.2g/cm³，纤维素的含量可由原来的50%提高到80%，由于

电缆纸密度和纤维素的含量增大，使其击穿电压和耐电强度均有很大的提高。

我国常用的K 08、K 12、K 17电缆纸主要性能指标见表1212。

表1212

常用的电缆纸主要性能指标

电缆纸具有很大的吸湿性。纸内含水量的大小对纸的机械性能和电气性能的影响十分显著。当含水量增大时，拉断强度首先上升，然后急剧下降；伸长率随含水量的增大略为

上升；而耐折次数随含水量的增大而迅速升高。技术条件中规定纸中含水量为8%左右，主要是保证电缆纸在储存、运输过程中具有一定的机械强度。随着电缆纸中含水量的增加，其绝缘电阻、击穿场强均呈下降趋势，而介质损失角正切值却增大，使其电气性能大大地下降。因此，电缆纸必须用浸渍剂填充其结构上的微小空隙，而且在浸渍前应彻底干燥，除去纸中的全部水分。

二、屏蔽纸

由于电缆导电线芯一般由多根导线绞合而成，在导电线芯表面与绝缘层间形成了较多的间隙。一般情况下，间隙被浸渍剂填充。另外，绝缘层外表面与金属护套间常存在很大的空隙。这些间隙或空隙的存在，对电力电缆，尤其是高压电缆的性能影响极坏，可降低电缆的游离特性和击穿强度等。因此，3.6/6kV及以上电力电缆一般在绝缘层的内侧和外侧均设有屏蔽层（绝缘层内侧的屏蔽层称为内屏蔽层，绝缘层外侧的屏蔽层称为外屏蔽层），把间隙屏蔽在电场之外。

最早使用的屏蔽材料是金属化纸。它是在电缆纸的一面贴上厚度约为0.014mm的铝箔。由于这种金属化纸的浸渍性较差，所以在每100cm²的面积内均匀地打500个小孔来改善其浸渍性能。近年来，浸渍纸绝缘电力电缆多采用半导电纸作为屏蔽材料（其性能指标见表1213），对于超高压电缆的屏蔽一般还要加一层双色半导电纸，以改善tanδ—E曲线急剧上升的趋势。

电缆采用屏蔽层后，线芯表面电场强度大约下降3%，可使电缆工频击穿电压提高

30%～40%。

表1213

半导电纸技术指标

三、浸渍剂

浸渍剂是用来加强和提高电缆的绝缘性能。浸渍剂应具有较高的击穿场强、低的tanδ值、高闪点、低凝点和良好的电、热长期稳定性。浸渍剂按其粘度的大小可分为低粘度浸渍剂和粘度较高的粘性浸渍剂两大类。

低粘度浸渍剂主要用于自容式和钢管式充油电缆。充油电缆浸渍剂多由原油的变压器油馏分经过脱蜡、酸碱精制、水洗、白土处理、加添加剂而制成。浸渍剂不仅应具有优良的原始性能，而且在老化后也应保持良好的性能。

粘性浸渍剂主要用于35kV及以下浸渍纸绝缘电力电缆的浸渍剂，压力电缆和充气电缆所用的浸渍剂也属于此类。粘性浸渍剂在电缆工作温度范围内具有较高的粘度，不流动或基本不流动，以防流失，但在浸渍温度下具有较低的粘度，以保证良好的浸渍特性。

粘性浸渍剂主要有两种配方：一种是松香光亮油复合剂；另一种是不滴流电缆用浸渍复合剂。由于松香价格较高，资源匮乏，因此许多国家的电缆工业采用聚丁烯等合成树脂来代替松香。不滴流电缆浸渍剂在浸渍温度（120～130℃）下，具有相当低的粘度，而在其工作温度（50～65℃）时，不能流动而成为塑性固体，并具有较小的温度膨胀系数，以保证减小气隙形成的可能性。

一般来说，无论高粘度还是低粘度的绝缘油，在高电场强度的作用下，都可能发生聚合或缩合反应，出现蜡状物（X—蜡）和低分子化合物（H₂、H₂O等）的老化过程，当绝缘内部发生局部放电时，这一现象尤为显著。老化过程中产生的氢气、水分子等对绝缘性能起着极为显著的破坏作用。因为气体产生后，气隙不断扩大、增多，促使局部放电迅速发展，油的分解速度加快。从化学结构上来看，饱和烃组分有析气倾向，不饱和烃倾向于吸气和聚合。

应该指出，金属对绝缘油老化过程的氧化反应往往起加速催化作用，水分的存在可以提高金属的催化活性，铅、铜的催化作用最强，铁、锌、锡次之，铝几乎没有催化作用。因此，对于高压电缆的铜导体，应采用镀锡导线，以减缓其催化作用。

四、浸渍纸绝缘层结构

浸渍纸绝缘电缆的绝缘层一般采用窄条纸带螺旋状包缠。这样的结构即便于包缠，又可以保证电缆具有一定的可曲度，即电缆沿半径为电缆本身半径的15～25倍圆弧弯曲而不致损伤电缆绝缘。如果用整张的纸包缠在线芯上，则电缆的弯曲半径应为电缆半径的200倍，这样的电缆根本无法使用。

采用层状纸带包缠结构，绝缘层由多层纸组成，这样就减弱了单层绝缘纸对整体性能的影响，使整个绝缘层的均匀度增加，提高绝缘层的击穿强度，降低绝缘层击穿强度的分散性。

包缠绝缘纸带有三种方式，即搭盖式（或称正搭盖式）、间隙式（或称负搭盖式）和衔接式。

纸带作螺旋式包缠时，纸带边缘相互吻合没有间隙的称为衔接式。由于衔接式包缠的同层纸带边缘紧密衔接，没有空隙，使同层纸带不能相互移动，大大地降低了电缆的可曲

度，因此这种包缠方式不宜采用。

搭盖式包缠即是纸带之间相互搭盖，这种包缠方式会降低电缆的可曲度，电缆紧密度较低，在电缆弯曲时易引起皱折，因此只适用于靠近线芯和绝缘层外表面的几层。在靠近线芯表面处采用搭盖式包缠是为了减小在电缆中电场强度最大处油的间隙尺寸，以提高电缆的击穿强度，而在绝缘层外表面采用搭盖式包缠是为了使绝缘层外表面光滑。

间隙式包缠是采用最多的一种包缠方式。所谓间隙式就是在包缠时纸带边缘留有一定宽度间隙的包缠。从电缆击穿强度来考虑，间隙越小越好，但间隙太小时，工艺难度大。另外，电缆弯曲时，在电缆弯曲中心线以内的纸带可能相碰而使纸带发皱，降低电缆的击穿强度。因此，纸带间隙的大小，应根据纸带宽度、允许弯曲半径、电缆工作电压和工艺水平来确定。一般间隙宽度为0.5～2.5mm。

五、橡胶

橡胶是最早用来作电线、电缆的绝缘材料。橡胶在很大的温度范围内都具有极高的弹性、柔顺性、易变性和复原性，以及良好的拉伸强度、抗撕裂性、耐疲劳，对于气体、潮气、水分具有较低的渗透性，较高的化学稳定性和电气性能。电缆绝缘用的橡皮是以橡胶为主体，加入各种配合剂，经混合形成均匀橡料，再经过硫化而制成弹性材料，因此，橡皮是一种复杂的混合物，它的电气、机械、化学、物理性能在很大程度上取决于组成成分和工艺流程。

由于天然橡胶资源的匮乏和合成橡胶工业的迅速发展，近年来，电缆绝缘材料也大量采用合成橡胶。合成橡胶不仅在数量上满足了人们的需要，在性能上也补充了天然橡胶的不足。用于电缆行业的橡胶主要有以下几种。

（一）天然橡胶

天然橡胶一般包括：橡胶烃、天然树脂、糖类、无机盐、蛋白质和水分等。其中橡胶烃成分占90%以上，其余均为非橡胶成分。蛋白质对硫化有促进作用，但容易吸潮；树脂也有促进硫化作用和防老化作用；糖类对橡胶无明显作用；无机盐对橡胶的影响最大，所以电缆工业用的橡胶应尽可能去除无机盐类杂质。

天然橡胶无一定的熔点，加热后逐渐软化，熔融温度为130～140℃，200℃开始分解。常温下略带塑性，随温度降低而逐渐变硬，低至0℃时弹性大大降低，到-70℃时则变成脆性物质。当温度回升时，可以恢复原状。

天然橡胶在已知的各种橡胶中弹性最好，伸长率最高可达1000%，永久变形很小；机械强度很高，抗撕裂、耐磨损、耐曲挠；电气性能较好，耐碱性好，不耐浓强酸，不耐油，不耐有机溶剂；天然橡胶在生产加工时，从生胶塑炼、混炼到硫化都便于控制，与其他胶的相溶性好。天然橡胶在摩擦、拉伸或压缩时，表面产生静电荷；耐热低，耐老化性差，易燃等。

天然橡胶被广泛应用于电线电缆的绝缘和护套，长期使用温度不超过65℃，电压等级不超过6kV。对柔软性、弯曲性和弹性要求较高的电线电缆，天然橡胶尤为适宜。但不能用于直接接触矿物油或有机溶剂的场合，也不宜用于户外。

（二）丁苯橡胶

丁苯橡胶是丁二烯单体和苯乙烯单体在乳液中用催化剂作用下共聚而成的高分子弹性体。它是工艺成熟、使用最早的合成橡胶。

丁苯橡胶的性能与苯乙烯的含量密切相关。电缆行业使用的标准型丁苯橡胶中苯乙烯的含量为25%～30%；当苯乙烯含量为40%～55%时属自补强性丁苯橡胶；当苯乙烯含量达到75%以上时，已转变为不饱和树脂，完全失去了弹性。苯乙烯含量越高，耐磨性、电性能越好，但耐寒性和工艺性能变坏。

与天然橡胶相比，它具有抗张强度小、伸长率小、弹性差、耐寒性低等特点，但它的老化性能、耐热性、耐磨性、耐油性都比天然橡胶好，并有加工不早期硫化、性能易于控制等优点，同时丁苯橡胶在加碳黑补强剂后，几乎可以获得与天然橡胶相同的抗张强度和伸长率，所以被广泛用以代替天然橡胶来制造绝缘及一般护套橡皮。

（三）丁基橡胶

丁基橡胶是以异丁烯和少量的（0.5%～3%）异戊二烯为单体，用三氯化铝或三氟化硼作催化剂，在-95℃下聚合而成的共聚物。

由于它的大分子链中双键较少，因此它比一般通用橡胶（天然橡胶、丁苯橡胶）的耐电晕性能、耐热性能、耐大气老化性能、电绝缘性能要好，具有突出的耐酸、耐碱和极性溶剂的性能，另外，它是现有橡胶中透气性最小的一种，是一种耐湿橡皮。

丁基橡胶能用作较高电压（35kV及以下）、较重要负荷（船用电缆、高压电机电缆等）电缆的绝缘，也可作为耐热90℃和防潮的绝缘。它的缺点是回弹性和粘接性较差，硫化速度较慢，与其他橡胶相容性较差等，不过，现在的改性丁基橡胶已经克服了上述缺点。

（四）三元乙丙橡胶

三元乙丙橡胶是以乙烯单体和丙烯单体为主要原料，为便于硫化，加入少量的非共轭二烯（双环戊二烯）作为第三单体的共聚物。三元乙丙橡胶中丙烯含量为25%～45%，

第三单体含量为3%～10%。

三元乙丙橡胶是完全不含有不饱和键结构的合成橡胶，因此它的耐大气老化性能、介电性能、抗臭氧性能都比丁基橡胶高，具有高度的耐热性和耐寒性，吸湿性较小及较强的抗化学腐蚀性。但是，三元乙丙橡胶的机械强度低、耐油性能较差，硫化速度慢、共溶性差、自粘性和互粘性都不好，给生产工艺带来很大的困难。

由于三元乙丙橡胶的优异性能，在电缆工业中被广泛应用于耐热85～90℃级的绝缘和高压电力电缆、X射线电缆、船用电缆和矿用电缆等。也可用作耐大气老化的护套。

（五）氯丁橡胶

氯丁橡胶是聚氯丁二烯橡胶的简称，它是在适当的催化剂、乳化剂和防老剂的存在下，由2氯丁二烯[1.3]聚合而成。氯丁橡胶是电缆工业中应用最多的合成橡胶之一。

氯丁橡胶像天然橡胶一样具有优良的机械性能，而且还具有优异的耐臭氧老化性和耐大气老化性，具有特殊的不延燃性和耐油性。氯丁橡胶的耐油性比天然、丁苯、丁基、乙丙等橡胶都要好。但由于其分子中含有氯原子和叔碳原子，形成了活性点，而电性能较差，在存放期间容易自硫化，在工艺上容易造成早期硫化（即焦烧）和粘辊。

氯丁橡胶具有优异的不延燃性、机械性能、耐大气老化性和耐油性，是电线电缆中较理想的一种护套材料。它被广泛用于船用电缆、矿用电缆、户外用电线电缆以及要求不延燃的产品上。氯丁橡胶的电性能不高而很少用于绝缘，但也可用于低压布电线、电焊机电缆等产品。

（六）氯磺化聚乙烯橡胶

氯磺化聚乙烯橡胶是将聚乙烯溶解到溶剂中，然后通入气态氯和二氧化硫进行反应（氯化和氯磺化同时进行）而制得的可硫化弹性体。根据氯含量和聚乙烯分子量的不同，氯磺化聚乙烯可分为四个不同的品种。

氯磺化聚乙烯橡胶的性能取决于原料聚乙烯的分子量、氯和硫的相对含量。分子量低时，拉伸强度低、粘性大。由于氯磺化聚乙烯橡胶是以聚乙烯作主链不含双键的饱和型橡胶，而且引入了氯原子，使其具有：良好的机械性能，没有环境龟裂现象；优异的耐臭氧、耐日光和耐大气老化性能，户外暴晒6年不发生裂纹；耐热高、不延燃、低吸水性；优异的耐酸、碱及其他化学药品性能；具有良好的耐电晕和辐射性；工艺性好。但氯磺化聚乙烯橡胶的压缩变形大，低温弹性较差。

由于氯磺化聚乙烯橡胶具有很多的优异性能，在电缆工业中，多用于汽车、飞机点火线及电机引出线的绝缘，高压电缆、矿用电缆、船用电缆的护套等。

（七）硅橡胶

硅橡胶是一种特种橡胶。所谓特种橡胶，就是在某种性能上超过普通橡胶，以适应特种绝缘的要求。硅橡胶以耐热著称，是一种耐热橡胶。

硅橡胶具有较高的耐热性和优异的耐寒性，在各种橡胶中，硅橡胶具有最广泛的工作温度范围（-100～350℃）；电性能优良，尤其是在温度变化、频率变化或受潮时，其电性能基本不变；具有优异的耐电晕、抗电弧性，耐臭氧老化、热老化、紫外线老化和大气老化性能；硅橡胶还具有较好的耐油性、耐溶剂性，耐辐射性和耐燃性高，低吸水性，高导热性等。

硅橡胶的主要缺点是：常温下的拉伸强度、撕裂强度和耐磨性等比其他合成橡胶或天然橡胶低得多；耐酸、碱性差；工艺性能差，较难硫化；价格较贵等。

硅橡胶主要用作船舰的控制电缆、电力电缆和航空电线的耐高温绝缘材料，以及电机的高压引出线和H级电机的引出线等。航天器、核电站等特殊场合都需要硅橡胶作为绝缘材料。

电线电缆常用的橡胶品种与性能见表1214。

表1214

电线电缆常用的橡胶品种与性能

续表

注优、良、可、差、劣表示性能优劣顺序。

六、塑料

油浸纸作为电力电缆的绝缘材料，自从1890年开始，常用于1～35kV的中低压等级，以及后来发展到500kV及以上的充油电缆。经过一百多年的实践，证明了它的运行是相当可靠的，但是近30年来国内外某些电压等级的油浸纸绝缘电力电缆或充油电缆正在或逐渐被热塑性挤包绝缘（交联或不交联）电缆所取代。因此，自1944年塑料电缆产生以来，得到了迅速的发展，现已突破500kV电压等级。

塑料用于电线电缆工业的主要优点是：（1）能大大简化并改进电线电缆结构。

（2）能简化电缆制造工艺、生产过程和设备，节省工时。（3）能改进电线电缆技术性能。

（4）适宜垂直敷设并简化安装接头技术。

用来制作电力电缆绝缘层的塑料主要有：聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、交联聚乙烯（XLPE）、聚丙烯、氟塑料等。下面就前三种常用的塑料作以简单的介绍。

（一）聚氯乙烯

聚氯乙烯是电线电缆中应用最早（1944年）、最广泛的绝缘材料。它可用作10kV及以下电力电缆的绝缘，也可用作电线电缆的护套。聚氯乙烯塑料是以聚氯乙烯树脂为基础的多组分混合材料。根据各种电线电缆的使用要求，在其中配以各种类型的增塑剂、稳定剂、填充剂、特种用途添加剂、着色剂等配合剂。

用于绝缘材料的聚氯乙烯树脂主要是悬浮法聚氯乙烯树脂，与乳液聚合的相比较，它的杂质少，并具有较高的电气性能，而且机械强度也较高和耐酸、耐碱、耐油性能好，不延燃、工艺性好。它的缺点是：分子结构中有极性基团（-Cl）、绝缘电阻系数小、介质损耗大、耐热性能低、热稳定性不高、耐寒性差等。

聚氯乙烯树脂在68℃时就开始分解出氯化氢。另外，紫外线、氧气在光热作用下会对聚氯乙烯起分解破坏作用，使高分子断链或交联，或氧化、老化等。聚氯乙烯中稳定剂的作用就是对热、光、氧起稳定作用。聚氯乙烯由于大分子本身的极性，使分子之间的引力很大，致使塑性很差。增塑剂（低分子化合物）可以使聚氯乙烯分子链间的引力减小，提高分子活动性，降低玻化温度和粘流温度，以获得赋有弹性的聚氯乙烯塑料，并易于加工成型。填充剂的作用除了降低塑料成本外，有时还可以起改善塑料的电气性能、老化性能和工艺性能等作用。

（二）聚乙烯

聚乙烯是由乙烯经聚合反应而得到的一种高分子碳氢化合物。聚乙烯作为聚乙烯塑料的主体，在很大程度上决定着聚乙烯塑料的基本性能，而聚乙烯的分子结构则是由乙烯聚合的方法和条件所决定的。结构的不同，决定了性能的差异。

聚乙烯的合成方法有以下三种。1.高压法聚乙烯（低密度聚乙烯）

在纯净的乙烯中加入极少量的氧气或过氧化物作引发剂，压缩到200MPa左右，并加热到200℃时，乙烯可聚合成白色蜡状聚乙烯。采用这种方法制得的聚乙烯，分子链的支链多，呈“树枝状”，它的结构稀疏、密度低（0.915～0.93）、柔软性好，又称为低密度聚乙烯。

2.中压法聚乙烯

中压法由于使用不同的催化剂，而聚合条件有所不同。采用氧化铬催化剂时，压力为

2～5MPa；温度为80～205℃。采用氧化铜或氧化铝催化剂时，压力为2～35MPa；温度为75～325℃。中压法制得的聚乙烯密度为0.931～0.94。

3.低压法聚乙烯（高密度聚乙烯）

采用催化效能较高的络合催化剂时，乙烯的聚合反应可以在更低的压力或温度下进

行。这种方法的压力为0～1MPa，温度为60～75℃。

中压法和低压法制得的聚乙烯，习惯上统称为低压聚乙烯。由于在聚合反应的过程中几乎没有接枝反应，因此制得的聚乙烯分子链没有分支。它的线型分子结构使其密度较大

（0.941～0.965），所以低压聚乙烯又称高密度聚乙烯。

各种聚乙烯不同的分子量及其分布状况对聚乙烯的性能影响很大。分子量越大，熔融后黏度也越大，熔融指数就越小。

分子量的分布与聚乙烯的工艺性能和产品使用性能密切相关。聚乙烯在加工过程中，低分子量的易于熔融，高分子量的难于熔融，因此造成塑化不良，表面粗糙。另外，低分子量的存在是老化的因素，它将影响产品的使用寿命。

聚乙烯为结晶性高聚物。由于聚乙烯由非极性分子所组成，因此它的分子间力很小。因为聚乙烯大分子在化学结构和几何结构上都很规则、对称，所以聚乙烯很容易结晶。不过他的烃链相当柔软，要聚乙烯不含结晶结构固然很难，但要让他完全为结晶结构也不可能。一般聚乙烯是结晶相和无定形相的两相共存物，并用结晶相含量的百分数（即结晶度）来描述聚乙烯的微观结构。聚乙烯根据侧基的情况变化，其结晶度有所不同。高压聚乙烯含支链数较多而结晶度较低，在室温下为55%～70%。中压和低压聚乙烯的侧基较少而结晶度较高，在室温下为80%～90%。结晶度的大小随生产方式和聚合条件的不同而变化。影响聚乙烯结晶度的主要因素有以下四种。

（1）温度。随温度的升高，结晶度变小；冷却后又恢复结晶状态。

（2）分子结构及分子量分布。支链越多，结晶度越低；分子量分布越窄，结晶度越小。

（3）密度。密度越高，结晶度越大。（4）冷却。冷却使结晶度提高。

聚乙烯的冷却方式（急冷和缓冷），对聚乙烯的产品影响较大。急冷工艺下，生成的晶球体积小、数量多、热塑性好。但急冷在聚乙烯内部预留的内应力较大，该内应力将导致产品的龟裂。缓冷正相反，生成的晶球少而大，材料硬，预留内应力较小，所以耐龟裂性能好。在电线电缆生产工艺中，温水冷却和风冷都属于缓冷。聚乙烯的结晶度增大时，其密度、熔点、刚性和拉伸强度提高，但塑性和伸长率下降。

聚乙烯原料来源丰富，价格低廉，电气性能优异（tanδ值小和介电常数小），优良的化学稳定性（耐酸、碱、盐及有机溶剂）和良好的物理性能。在通常温度下即具有一定的韧性和柔性，不需要增塑剂，加工方便。但用于高压电缆绝缘时，必须注意以下几个问题。

（1）耐电晕、光氧老化、热氧老化性能低。

（2）熔点低、耐热性低、机械强度不高、蠕变大。（3）容易产生环境应力开裂。

（4）容易形成气隙。

（5）易燃烧。

聚乙烯塑料在电线电缆工业中被大量用于中低压电线电缆的绝缘、内外屏蔽和护套。为了提高聚乙烯的耐光、热老化和抗氧化性能，可以采用各种抗老化剂和紫外线吸收剂。在抗环境应力开裂性能方面，可以在聚乙烯中混入一定量的聚异丁烯和丁基橡胶来对聚乙烯增塑。

（三）交联聚乙烯（XLPE）

交联聚乙烯即是利用化学或物理方法，将聚乙烯的分子结构从直链状改变为三维空间的网状结构。上文介绍了聚乙烯的一系列优点和五点不足，为了克服上述缺点，除了在混料中加入各种添加剂外，主要途径是采用交联。聚乙烯经过交联以后，不仅保持了聚乙烯原有的优良性能，还克服和改善了聚乙烯的机械、耐热、耐化学药品、抗蠕变以及抗环境开裂等性能。

物理交联法是用电子加速器产生的高能粒子射线（如β射线）照射聚乙烯，使聚乙烯成为具有结合链状态，具有结合链的聚乙烯分子相互结合而成三维空间网状结构的交联聚乙烯。因此，物理交联又称辐照交联。

物理法交联的优点是交联均匀、针孔和气泡少、不会焦烧（局部过交联）、能耗很少、属于冷态交联。由于物理交联必须有专用的附加设备（电子加速器和防辐射的密闭场地等），辐射能量与绝缘层厚度成正比。因此，物理交联法多用于制作薄膜，电缆（尤其是高压电缆）的绝缘层较厚，很少采用物理交联法，大多采用化学交联法。

化学交联法是在聚乙烯料中混入化学交联剂，在交联反应中，交联剂分子断开夺取聚乙烯分子中的氢原子，形成具有结合链的聚乙烯分子，它们互相结合而成为交联聚乙烯。常用的交联剂可分为有机过氧化物和硅氧烷两大类。

采用有机过氧化物作交联剂时，可交联料挤出后需要在较长的管道中加温、加压。目前，加温加压的方式有两种：其一是用高压蒸气，其二是电加热、氮气加压保护。无水分参加的交联方法（后一种）又称干法交联，有水分参加的交联方法（前一种）称湿法交联。湿法交联制得的交联聚乙烯内部，因有少量的水分存在，其电气性能较差，不适合高电压等级的电缆使用，所以这种方法已被淘汰。

采用有机硅氧烷作交联剂时，可交联料挤出后需要在一定温度（70～90℃）的水或潮气的作用下，使硅氧基水解成不稳定的羟基，同时在催化剂的作用下使聚乙烯交联。因此又被称为硅烷交联（指硅氧烷作交联剂）或温水交联（指最后在温水中完成

交联）。

硅烷交联的特点是不必用特殊的管道式生产线，生产中能耗少，交联度也可达60%，但硅烷交联是在水中完成的，因此电性能较差，只适用于中压以下的电线电缆产品。目前，大量应用于低压电力电缆、10kV及以下架空绝缘电缆，450/750V级及以下的各种绝缘电线，以及控制电缆的线芯等，并有取代聚氯乙烯电力电缆的趋势。

电线电缆常用塑料的品种与性能见表1215。

七、气体

在充气电缆、管道充气电缆中，需要充以绝缘气体，这种气体就是绝缘或绝缘层的组成部分。一般要求这种气体绝缘或绝缘层具有较高的击穿强度、化学稳定性和不燃性。通

表1215

电线电缆常用塑料的品种与性能