电缆绝缘材料实现自修护

中国电力新闻网 见习记者 邱燕超　

　　“电缆绝缘材料故障容易造成停电、漏电等故障，造成严重经济损失，引发严重的安全隐患。”北京日升橡塑制品有限公司（简称“日升橡塑”）副总经理杨玉国向中国电力报记者介绍说，电缆事故中因绝缘护套层老化损伤而引起的电缆故障所占比例最大。现有的修复不仅效果差，而且还需要依靠故障定位技术，难以满足生产需要。研发新型的自修复电缆外护套绝缘材料为解决此类问题开辟出一条崭新道路。

　　重点研发智能型材料

　　据了解，我国电线电缆用绝缘材料主要有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯以及交联聚乙烯。这些材料的共同优点是电气性能优异、绝缘性能好，但共同的缺点是作为传统的聚合物材料均不具备智能性。即使轻微的老化损伤，也会造成材料性能的劣化，并且随时间推移，小损伤会不断加重，最后导致材料力学性能或绝缘性能的彻底丧失。

　　“自修复技术，即物体在受损时能够进行自我修复、恢复原有属性，从而保持自身功能完整的一项新型技术。”杨玉国介绍说，聚合物基自修复复合材料的发展符合复合材料多功能发展趋势，这种自修复复合材料不仅可以及时修复材料的裂纹，维护材料的使用性能和延长材料的使用寿命，而且对于扩展材料的应用领域也有一定的积极作用。

　　目前，对现有电缆绝缘护套材料的修补修复主要有以下三种方法，修复液灌装修复、热焊修复、热缩管修复。“聚合物基复合材料的自修复功能是通过在复合材料中埋置包覆有修复剂的微胶囊或填充有修复剂的液芯纤维等来实现的。埋置的　  微胶囊或液芯纤维在裂纹应力的作用下破裂释放出修复剂，与预先埋置的催化剂接触发生聚合反应，粘合裂纹，从而起到修复裂纹与维持材料性能的目的。”杨玉国介绍说。

　　自修复是指材料自我修复并恢复正常性能的能力，目前的修复技术主要包括含修复剂和不含修复剂两种修复方式。含修复剂的自修复方法是在材料内部加入微胶囊等，由裂纹撕破胶囊释放修复剂实现自修复。优点是可自主修复并且位点专一，缺点是制备难度大，只能一次性修复，微胶囊的稳定性、灵敏性、均匀性不容易控制；不含修复剂的修复方式包括通过动态化学键，如热可逆共价键和超分子作用力两种方式，动态化学键自修复是损伤后的切面在动态化学键作用下愈合，优点是可多次修复，缺点是动态化学键需要加热或光照等条件方能进行。超分子作用力自修复是在超分子作用力，如氢键、主客体包合、静电相互作用等作用下自行修复，优点是自主并且多次修复，无需外界条件刺激。

　　“常规的电缆绝缘料一般不满足材料自我修复的能力，缺少智能性是问题的关键。作为传统的聚合物材料生产制造厂家，日升橡塑将致力于复合材料的研发与制造，为电线电缆提供更适宜、更安全的电缆绝缘材料。”杨玉国如是说。

　　自修复技术提高绝缘件寿命

　　近年来，随着全球能源互联网+和特高压输电技术的迅速发展，电网电压等级逐渐提高，电网规模日益扩大。为了维持输电网络在载荷不断提升的状态下稳定运行，需要不断提升电气设备在极端工作条件下的可靠性和使用寿命。　　  据专家介绍，电气设备特别是高压电力装置的运行寿命，往往取决于绝缘组件的使用寿命，绝缘介质在长期运行过程中形成的电树缺陷是其发生绝缘破坏的主要原因。长期以来，固体绝缘材料的电树缺陷被认为是不可逆转的永久损伤，针对电树枝老化的研究主要是通过添加电压稳定剂、电树阻挡剂等延缓电树发展。然而绝缘材料的电树老化难以避免，电树缺陷一旦形成将大大降低绝缘寿命，甚至产生设备的永久破坏。

　　电缆外护套绝缘材料在运行或者施工时，由于老化或机械损伤造成绝缘材料绝缘性能下降，导致停电、漏电等故障，造成严重经济损失，引发严重的安全隐患。

　　而现有的修复不仅存在效果差，而且还需要依靠故障定位技术。由于电网线路长，架接方式复杂，现有修复难以满足生产需要。

　　在对材料自修复技术研究的基础上，相关研究机构将着力点放在研发新型的自修复电缆外护套绝缘材料方面。“相关科研单位，如电科院、各个高校等，均有在这方面的投入研究。”日升橡塑技术工程师刘盼盼介绍说，自修复性能评价是研发新材料必须关注的问题，一方面新材料是否具备自修复性能需通过评价方法进行评价；另一方面，材料合成配方优化及性能改进也需要在评价的基础上进行。在自修复研究基础上，提出了采用拉伸试验和显微法来评价自修复性能的新方案。

张媛媛