聚乙烯絕緣材料老化的處理方法研究綜述

譚景洋 李麗麗 孟雨鵬 蒿玉森

摘 要：聚乙烯絕緣材料應用廣泛 ，而隨著聚乙烯材料的應用，無法避免的就是材料的老化問題，本文從聚乙烯絕緣材料老化著手，綜述了近幾年來被廣大科研人員經常應用的老化數據處理方法。討論了每種方法的應用范圍以及不足之處，提出了每種方法的優化方法，推廣應用范圍，認為應該加強數據處理的準確性和標準性，并進一步探討絕緣材料老化的處理方法。

關鍵詞：聚乙烯，絕緣材料，老化，處理方法

0 引言

聚乙烯是典型的熱塑性材料，在絕緣薄膜制造、高電壓輸電絕緣、管板材、纖維等方面應用廣泛，密度0.86～0.96g/cm3，按密度區分有低密度聚乙烯（也包括線性低密度聚乙烯）、超低密度聚乙烯等。電是生活中不可或缺的必需品，而高壓直流輸電成本低、損耗小、沒有無功功率、連接方便、容易控制和調節，在長距離輸電中已被廣泛采用。輸電過程中，聚乙烯絕緣因其優異的電氣性能和機械性能等因素得到了廣泛的應用，但是在高壓直流輸電過程中，由于聚合物在直流高壓下空間電荷的積累，會引起空間電場的畸變，久而久之會使絕緣加速老化，影響絕緣壽命。

本文就聚乙烯材料的耐熱老化能力的處理方法進行了研究，分析了在不同情況下聚乙烯老化可以采取不同的老化數據處理方法。

1老化速率法

老化速率法是用來比較材料老化性能的數據處理常用方法。此方法僅考慮老化試驗的開始和結束材料的性能，對老化期間性能變化不予考查。另外從計算出的老化速率可明顯看出各參數的趨勢，經過老化試驗此性能是上升還是降低，在老化速率中表示為正負，正數表示材料的參數值下降，負數表示材料的參數值上升，還能考慮單位時間的平均變化率，結果較為直觀。對老化速率的計算結果進行統一排序，可以得到材料的耐久性順序。老化速率計算公式如式（1）。

（1）

式中：VL——老化速率，%/h；

n0——樣品初始性能；

nt——樣品老化后性能；

t——老化試驗時間。

老化試驗后，首先計算各指標的老化速率，老化速率有正有負，正數表示材料的性質下降，負數表示材料的性質提升，顯然，老化速率越小，表示該材料耐老化能力越強，通過比較，可以得到針對某一參數，材料的耐老化性順序，得到在該參數方面，耐老化性好的材料。針對測試的較多參數對材料的老化速率，可采用老化速率相加的方法，得到總的老化速率，即材料總體的老化能力，可以得到耐老化性能好的材料。

2老化系數法

老化系數法老化系數是指某性能老化后與老化前性能之比。計算公式如式如式（2）。

（2）

式中：C——老化系數

n0——樣品初始性能

nt——樣品老化后性能

老化系數可以由老化速率得出，所以老化速率和老化系數是等價的，就是表示形式不同，但是結果一樣，故老化系數的計算方法與老化速率的計算方法基本一致，二者之間的換算關系如式（3）。

（3）

式中：C——老化系數

VL——老化速率，%/h；

t——老化試驗時間。

3變異系數法

變異系數是指標準差與平均值的比值，影響聚乙烯材料老化的因素有多個，在如此多的因素共同作用下，得到了老化后聚乙烯的相關數據，而標準偏差可以表示樣本間的影響程度，故而變異系數可以作為材料老化性能衡量的指標。

對同種聚乙烯材料的一種性能在不同老化時間下取值，之后計算平均值，并計算其標準差，然后以平均值和標準差比值的結果進行綜合評價，根據評價結果衡量不同材料的耐老化能力強弱。比值越小，表明此種性能隨著老化時間的增加變化程度較小，比值越大，表明此種性能隨老化時間的增加變化程度較大，而變化程度可以反映聚乙烯材料老化的敏感程度。因此可以通過對變異系數的比較，得到聚乙烯材料的耐老化性強弱。但是此方法需要在老化時間內，隔一段時間就要測試相關參數，相對老化速率法，老化系數法的只測起始和終止的相關參數，其步驟較為繁瑣，工作量較大，但其得到的結論較為準確，與實驗值一致率高。

標準差 （4）

均值 （5）

變異系數 （6）

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