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防水涂料在电缆中间接头防水处理中的应用

                               防水涂料在电缆中间接头防水处理中的应用
                                                     赵恒亮
                    (国网浙江义乌市供电有限公司, 浙江义乌322000)
    摘要: 针对电缆中间接头因呼吸效应而进水导致失效问题, 研究将室温固化的3M ScotchcastTM525BG 防水涂料应用于电缆中间接头以加强防水, 并进行了盐雾、附着力、水煮等多项试验。试验结果表明, 525BG 对中间接头具有较好的防水作用, 能一定程度避免因呼吸效应引起的进水。
    关键词: 电缆中间接头; 防水; 防水涂料; 3M ScotchcastTM 525BG; 盐雾; 水煮
    中图分类号: TM752+.5 文献标志码: B 文章编号: 1007-1881(2013)12-0013-03
    0· 引言
    电缆中间接头有热收缩接头、预制式接头、冷缩式接头等多种型式。热收缩接头是套在电缆导体连接部位外面的绝缘和护套管材, 采用热缩材料; 冷缩式接头基于扩张支撑原理, 取出支撑物就能自动收缩复位, 不需加热; 预制式接头一般采用硅橡胶或乙丙橡胶材料, 主要通过应力锥来疏散电场, 由于橡胶具有弹性, 因此接头安装方便, 界面性能得到极大提高[ 1-2 ]。
    电缆中间接头用于连接电缆, 本应有与电缆一样的机械性、电性能及化学性能, 但是由于接头施工工艺复杂、施工环境难以控制、运行环境恶劣等因素, 使得电缆接头成为电缆线路中最薄弱的环节, 电缆接头故障时有发生。常见的接头故障有外力破坏和机械损伤、接头安装工艺及接头质量问题、腐蚀与进水[ 3-6 ]等。如制作冷缩式接头时, 三相冷缩绝缘套管同在中心位置, 若有不平整, 包绕防水带中会有皱折, 造成包缠不紧密而导致接头进水受潮; 热收缩式接头因热缩材料老化或收缩时界面压力不强, 同时因水的渗透性、扩散性极强, 接头附件内的水会扩散、渗透,导致接头进水。据有关报道, 腐蚀与进水占电缆接头失效故障的8%, 在沿海地区腐蚀与进水现象更为严重, 因此研究电缆中间接头防水措施具有重要的工程实际意义。为此, 本文介绍将3MScotchcastTM 525BG 防腐防水涂料应用于电缆接头防水的有关试验, 研究525BG 防腐防水涂料的技术性能, 为提高该防腐防水涂料的应用可靠性提供科学依据。
    1 ·试验设计
    根据电缆中间接头运行环境和运行时的外表面温度, 以及中间接头、电缆绝缘层之间的界面随着负荷的变化而发生热胀冷缩(也称呼吸效应)的情况, 设计了盐雾试验、附着力试验、60℃水煮等多项试验。
    1.1 主要实验材料和设备
    氯化钠: 分析纯, 国药集团化学试剂有限公司产品; ScotchcastTM 525BG : 3M 公司产品;Scotchkote 020 : 3M 公司产品; P240 干磨砂纸: 3M公司产品; PVC: 上海华谱公司; 烘箱: heraeus 公司产品; 循环腐蚀盐雾老化箱:Q-lab 公司产品;万能试验机: 英斯特朗公司产品。
    1.2 盐雾试验
    1.2.1 试样制作
    以冷轧钢板(100 mm × 100 mm × 6 mm)为基材, 表面经钢珠喷砂除锈至ISO 8501 Sa 2.5 级,粗糙度75 μm。用干燥空气吹扫表面后, 将3MScotchcastTM 525BG A 与3M ScotchcastTM 525BG B以3:1 比例混和均匀, 用刷子刷涂于经表面处理后的基材上, 涂膜厚度500 μm, 室温固化24 h。
    1.2.2 试验方法
    参考标准ASTM B117-2009 进行盐雾试验,时间5 000 h。
    1.2.3 试验结果及分析
    试验结果如表1 及图1 所示。由表1 可知: 经过5 000 h 的盐雾试验后, 525BG 涂料与基材有良好的结合力; 尽管盐雾试验前在涂层表面划有露出基底的划痕, 经过5 000 h 的盐雾腐蚀后,划痕附近的涂层与基底结合良好, 不容易剥落,划痕宽度未见明显扩大, 表明525BG 耐盐雾腐蚀能力较好。
    
    1.3 剪切附着力测试
    1.3.1 试样制作
    将PVC 试样裁剪成长条形, 长5 cm、宽2cm, 表面用3M Scotchkote 020 清洗剂进行处理,再用3M P240 砂纸进行打磨, 直到表面无光, 呈毛纹状。再用Scotchkote 020 清洁表面杂物, 将3M ScotchcastTM 525BG A 与3M ScotchcastTM 525BGB 按3:1 比例混和均匀, 涂在PVC 条形试样上,试样与试样之间搭接面积为2 cm × 2 cm = 4 cm2,涂膜厚度0.3 mm, 室温固化24 h。
    1.3.2 试验方法
    按照标准ASTM D1002 进行拉拔试验。由万能试验机施加拉拔荷载, 加载端的移动速度为200 mm/min。
    1.3.3 试验结果及分析
    试验结果如表2 所示。由表2 可知: 3MScotchcastTM 525BG 与PVC 之间存在较大的附着力, 平均附着力为2.0 MPa, 表明525BG 与PVC之间不仅仅是物理的接触, 还存在一定程度的化学结合, 该项结果对于将525BG 用于电缆接头的防水处理起到至关重要的作用。
    
    1.4 水煮试验
    1.4.1 试样制作
    截取长度为15 cm 的电缆, 外护层材质为PVC, 表面用3M Scotchkote 020 清洗剂进行处理, 再用3M P240 砂纸进行打磨, 直到表面无光,呈毛纹状, 再用Scotchkote 020 清洁表面杂物,将3M ScotchcastTM 525BG A 与3M ScotchcastTM525BG B 按3:1 比例混和均匀, 涂抹电缆10 cm,保留5 cm 电缆外护层裸露, 涂膜厚度0.5 mm, 室温固化24 h。
    1.4.2 试验方法
    参考GB 12706 标准, 将电缆置于60℃自来水中进行水煮直至失效。
    1.4.3 试验结果及分析
    试验结果如表3 所示。由表3 可知: 经过3个月的水煮试验后, 525BG 与电缆PVC 之间仍存在较强的附着力, 未发生涂料层脱落现象, 水分未进入525BG 与PVC 的界面。
    
    2 ·工程应用
    2012 年6 月, 对千岛湖某个积水较严重的电缆中间接头井(在雨季此井中的电缆接头几乎全部浸泡在水中)的电缆涂抹了525BG, 涂抹1 个中间接头所需时间约20 min, 525BG 用量约为0.5 L。1 年后, 涂抹525BG 防护涂料的电缆中间接头没有发生明显变化, 525BG 涂层没有变色或脱落, 与PVC 外护层仍保持良好的附着力。对该项应用的后续效果还将继续观察。
    3 ·结论与展望
    根据防腐防水涂料本身的特性以及以上试验数据的分析, 可得出以下结论:
    (1)3M ScotchcastTM 525BG 对PVC 材料有较好的附着力, 约2.0 MPa, 有助于阻隔水分进入中间接头。
    (2)经过3 个月的水煮试验, 525BG 与电缆外护层PVC 仍有一定的附着力, 水分仍未进入525BG 与PVC 界面, 表明在一定温度下, 525BG对中间接头有较好的防水作用。
    (3)5 000 h 的盐雾试验表明: 525BG 在恶劣的环境下仍能保持良好的防护作用, 可为中间接头提供一定的防腐防水保护。
    电缆中间接头的安全运行在电网中起着非常重要的作用, 如何应对环境的变化, 使用高性能防护手段成为当前迫切需要解决的问题。3MScotchcastTM 525BG 防腐防水涂料以其卓越的性能和成功的运行经验, 成为同类防护手段中的佼佼者。目前已经运用于全国部分区域电网, 积累了大量的运行经验。
参考文献:
[1]柯德刚.硅橡胶冷缩式电力电缆附件的应用[ J ].有机硅材料,2002,16(6):11-13.
[2]陈宝盛.交联电缆发展状况和硅烷交联的生产工艺[ J ].电线电缆,1997(2):17-22.
[3]蒋勇,柯明生.35 kV 电缆中间接头故障处理[ J ].电力安全技术,2008,10(8):51-52.
[4]姜朴.10 kV 交联电缆热缩接头常见故障及对策[ J ].冶金动力,1999(1):30-32.
[5]王少华,叶自强,梅冰笑.电缆故障原因及检测方法研宄[ J ].电工电气,2011,11(5):58-62.
[6]安怀忠,弥勇,俞华.一起35kV 电缆故障原因分析及防范措施[ J ].山西电力,2011,02(165):23-25.


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