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(yīng)用廣泛 ，而隨著聚乙烯材料的應(yīng)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(jīng)常應(yīng)用的老化數(shù)據(jù)處理方法。討論了每種方法的應(yīng)用范圍以及不足之處，提出了每種方法的優(yōu)化方法，推廣應(yīng)用范圍，認(rèn)為應(yīng)該加強(qiáng)數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性和標(biāo)準(zhǔn)性，并進(jìn)一步探討絕緣材料老化的處理方法。

關(guān)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(yīng)用廣泛，密度0.86～0.96g/cm3，按密度區(qū)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(diào)節(jié)，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(yōu)異的電氣性能和機(jī)械性能等因素得到了廣泛的應(yīng)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(jìn)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)處理常用方法。此方法僅考慮老化試驗的開始和結(jié)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(shù)的趨勢，經(jīng)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(fù)，正數(shù)表示材料的參數(shù)值下降，負(fù)數(shù)表示材料的參數(shù)值上升，還能考慮單位時間的平均變化率，結(jié)果較為直觀。對老化速率的計算結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)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(biāo)的老化速率，老化速率有正有負(fù)，正數(shù)表示材料的性質(zhì)下降，負(fù)數(shù)表示材料的性質(zhì)提升，顯然，老化速率越小，表示該材料耐老化能力越強(qiáng)，通過比較，可以得到針對某一參數(shù)，材料的耐老化性順序，得到在該參數(shù)方面，耐老化性好的材料。針對測試的較多參數(shù)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(shù)法

老化系數(shù)法老化系數(shù)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(shù)

n0——樣品初始性能

nt——樣品老化后性能

老化系數(shù)可以由老化速率得出，所以老化速率和老化系數(shù)是等價的，就是表示形式不同，但是結(jié)果一樣，故老化系數(shù)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(guān)系如式（3）。

（3）

式中：C——老化系數(shù)

VL——老化速率，%/h；

t——老化試驗時間。

3變異系數(shù)法

變異系數(shù)是指標(biāo)準(zhǔn)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(guān)數(shù)據(jù)，而標(biāo)準(zhǔn)偏差可以表示樣本間的影響程度，故而變異系數(shù)可以作為材料老化性能衡量的指標(biāo)。

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(biāo)準(zhǔn)差，然后以平均值和標(biāo)準(zhǔn)差比值的結(jié)果進(jìn)行綜合評價，根據(jù)評價結(jié)果衡量不同材料的耐老化能力強(qiáng)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(shù)的比較，得到聚乙烯材料的耐老化性強(qiáng)弱。但是此方法需要在老化時間內(nèi)，隔一段時間就要測試相關(guān)參數(shù)，相對老化速率法，老化系數(shù)法的只測起始和終止的相關(guān)參數(shù)，其步驟較為繁瑣，工作量較大，但其得到的結(jié)論較為準(zhǔn)確，與實驗值一致率高。

標(biāo)準(zhǔn)差 （4）

均值 （5）

變異系數(shù) （6）

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