防水涂料在電纜中間接頭防水處理中的應用

趙恒亮

（國網浙江義烏市供電有限公司，浙江 義烏 322000）

0 引言

電纜中間接頭有熱收縮接頭、預制式接頭、冷縮式接頭等多種型式。熱收縮接頭是套在電纜導體連接部位外面的絕緣和護套管材，采用熱縮材料；冷縮式接頭基于擴張支撐原理，取出支撐物就能自動收縮復位，不需加熱；預制式接頭一般采用硅橡膠或乙丙橡膠材料，主要通過應力錐來疏散電場，由于橡膠具有彈性，因此接頭安裝方便，界面性能得到極大提高[1-2]。

電纜中間接頭用于連接電纜，本應有與電纜一樣的機械性、電性能及化學性能，但是由于接頭施工工藝復雜、施工環(huán)境難以控制、運行環(huán)境惡劣等因素，使得電纜接頭成為電纜線路中最薄弱的環(huán)節(jié)，電纜接頭故障時有發(fā)生。常見的接頭故障有外力破壞和機械損傷、接頭安裝工藝及接頭質量問題、腐蝕與進水[3-6]等。如制作冷縮式接頭時，三相冷縮絕緣套管同在中心位置，若有不平整，包繞防水帶中會有皺折，造成包纏不緊密而導致接頭進水受潮；熱收縮式接頭因熱縮材料老化或收縮時界面壓力不強，同時因水的滲透性、擴散性極強，接頭附件內的水會擴散、滲透，導致接頭進水。據有關報道，腐蝕與進水占電纜接頭失效故障的8%，在沿海地區(qū)腐蝕與進水現象更為嚴重，因此研究電纜中間接頭防水措施具有重要的工程實際意義。為此，本文介紹將3M ScotchcastTM525BG防腐防水涂料應用于電纜接頭防水的有關試驗，研究525BG防腐防水涂料的技術性能，為提高該防腐防水涂料的應用可靠性提供科學依據。

1 試驗設計

根據電纜中間接頭運行環(huán)境和運行時的外表面溫度，以及中間接頭、電纜絕緣層之間的界面隨著負荷的變化而發(fā)生熱脹冷縮（也稱呼吸效應）的情況，設計了鹽霧試驗、附著力試驗、60℃水煮等多項試驗。

1.1 主要實驗材料和設備

氯化鈉：分析純，國藥集團化學試劑有限公司產品；ScotchcastTM525BG∶3M公司產品；Scotchkote 020∶3M公司產品；P240干磨砂紙∶3M公司產品；PVC∶上海華譜公司；烘箱∶heraeus公司產品；循環(huán)腐蝕鹽霧老化箱∶Q-lab公司產品；萬能試驗機∶英斯特朗公司產品。

1.2 鹽霧試驗

1.2.1 試樣制作

以冷軋鋼板（100mm×100mm×6mm）為基材，表面經鋼珠噴砂除銹至ISO 8501 Sa 2.5級，粗糙度75μm。用干燥空氣吹掃表面后，將3M ScotchcastTM525BG A與3M ScotchcastTM525BG B以3∶1比例混和均勻，用刷子刷涂于經表面處理后的基材上，涂膜厚度500μm，室溫固化24 h。

1.2.2 試驗方法

參考標準ASTM B117-2009進行鹽霧試驗，時間5000 h。

1.2.3 試驗結果及分析

試驗結果如表1及圖1所示。由表1可知：經過5000 h的鹽霧試驗后，525BG涂料與基材有良好的結合力；盡管鹽霧試驗前在涂層表面劃有露出基底的劃痕，經過5000 h的鹽霧腐蝕后，劃痕附近的涂層與基底結合良好，不容易剝落，劃痕寬度未見明顯擴大，表明525BG耐鹽霧腐蝕能力較好。

表1 鹽霧試驗結果

圖1 鹽霧試驗結果

1.3 剪切附著力測試

1.3.1 試樣制作

將PVC試樣裁剪成長條形，長5cm、寬2cm，表面用3M Scotchkote 020清洗劑進行處理，再用3M P240砂紙進行打磨，直到表面無光，呈毛紋狀。再用Scotchkote 020清潔表面雜物，將3M ScotchcastTM525BG A與3M ScotchcastTM525BG B按3∶1比例混和均勻，涂在PVC條形試樣上，試樣與試樣之間搭接面積為2cm×2cm=4cm2，涂膜厚度0.3mm，室溫固化24 h。

1.3.2 試驗方法

按照標準ASTM D1002進行拉拔試驗。由萬能試驗機施加拉拔荷載，加載端的移動速度為200mm/min。

1.3.3 試驗結果及分析

試驗結果如表2所示。由表2可知：3M ScotchcastTM525BG與PVC之間存在較大的附著力，平均附著力為2.0 MPa，表明525BG與PVC之間不僅僅是物理的接觸，還存在一定程度的化學結合，該項結果對于將525BG用于電纜接頭的防水處理起到至關重要的作用。

表2 剪切附著力測試結果

1.4 水煮試驗

1.4.1 試樣制作

截取長度為15cm的電纜，外護層材質為PVC，表面用3M Scotchkote 020清洗劑進行處理，再用3M P240砂紙進行打磨，直到表面無光，呈毛紋狀，再用Scotchkote 020清潔表面雜物，將3M ScotchcastTM525BG A與3M ScotchcastTM525BG B按3∶1比例混和均勻，涂抹電纜10cm，保留5cm電纜外護層裸露，涂膜厚度0.5mm，室溫固化24 h。

1.4.2 試驗方法

參考GB 12706標準，將電纜置于60℃自來水中進行水煮直至失效。

1.4.3 試驗結果及分析

試驗結果如表3所示。由表3可知：經過3個月的水煮試驗后，525BG與電纜PVC之間仍存在較強的附著力，未發(fā)生涂料層脫落現象，水分未進入525BG與PVC的界面。

表3 水煮實驗結果

2 工程應用

2012年6月，對千島湖某個積水較嚴重的電纜中間接頭井（在雨季此井中的電纜接頭幾乎全部浸泡在水中）的電纜涂抹了525BG，涂抹1個中間接頭所需時間約20 min，525BG用量約為0.5 L。1年后，涂抹525BG防護涂料的電纜中間接頭沒有發(fā)生明顯變化，525BG涂層沒有變色或脫落，與PVC外護層仍保持良好的附著力。對該項應用的后續(xù)效果還將繼續(xù)觀察。

3 結論與展望

根據防腐防水涂料本身的特性以及以上試驗數據的分析，可得出以下結論：

（1）3M ScotchcastTM525BG對PVC材料有較好的附著力，約2.0 MPa，有助于阻隔水分進入中間接頭。

（2）經過3個月的水煮試驗，525BG與電纜外護層PVC仍有一定的附著力，水分仍未進入525BG與PVC界面，表明在一定溫度下，525BG對中間接頭有較好的防水作用。

（3）5000 h的鹽霧試驗表明：525BG在惡劣的環(huán)境下仍能保持良好的防護作用，可為中間接頭提供一定的防腐防水保護。

電纜中間接頭的安全運行在電網中起著非常重要的作用，如何應對環(huán)境的變化，使用高性能防護手段成為當前迫切需要解決的問題。3M ScotchcastTM525BG防腐防水涂料以其卓越的性能和成功的運行經驗，成為同類防護手段中的佼佼者。目前已經運用于全國部分區(qū)域電網，積累了大量的運行經驗。

[1]柯德剛.硅橡膠冷縮式電力電纜附件的應用[J].有機硅材料，2002，16（6）∶11-13.

[2]陳寶盛.交聯(lián)電纜發(fā)展狀況和硅烷交聯(lián)的生產工藝[J].電線電纜，1997（2）∶17-22.

[3]蔣勇，柯明生.35kV電纜中間接頭故障處理[J].電力安全技術，2008，10（8）∶51-52.

[4]姜樸.10kV交聯(lián)電纜熱縮接頭常見故障及對策[J].冶金動力，1999（1）∶30-32.

[5]王少華，葉自強，梅冰笑.電纜故障原因及檢測方法研宄[J].電工電氣，2011，11（5）∶58-62.

[6]安懷忠，彌勇，俞華.一起35kV電纜故障原因分析及防范措施[J].山西電力，2011，02（165）∶23-25.