高压电缆缓冲层受潮机理与白斑生长机制研究

杨坤; 王志毅; 何浩辉; 叶钜芬; 周文青; 肖启昊; 刘刚

doi:10.19585/j.zjdl.202609011

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高压电缆缓冲层受潮机理与白斑生长机制研究

输变电 | 更新时间：2026-09-18

- 高压电缆缓冲层受潮机理与白斑生长机制研究
- Study on mechanisms of moisture ingress and white spot growth in high-voltage cable buffer layers
- 浙江电力 2026年45卷第9期页码：112-122
- 作者机构：
  
  1.广东电网有限责任公司东莞供电局，广东东莞 523000
  2.华南理工大学电力学院（广东省绿色能源技术重点实验室），广州 510641
- 作者简介：
  
  杨坤（1997），男，工程硕士，助理工程师，主要从事高压电缆试验方面的研究工作。
- 基金信息：
  
  中国博士后科学基金面上资助项目(2024M760942);广东电网有限责任公司东莞供电局科技项目（031900KC23110060(GDKJXM20231243)
- DOI：10.19585/j.zjdl.202609011
  中图分类号：
- 收稿：2025-11-29，
  
  修回：2026-02-01，
  
  纸质出版：2026-09-25
- 稿件说明：
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杨坤,王志毅,何浩辉等.高压电缆缓冲层受潮机理与白斑生长机制研究[J].浙江电力,2026,45(09):112-122.

YANG Kun,WANG Zhiyi,HE Haohui,et al.Study on mechanisms of moisture ingress and white spot growth in high-voltage cable buffer layers[J].ZHEJIANG ELECTRIC POWER,2026,45(09):112-122.
杨坤,王志毅,何浩辉等.高压电缆缓冲层受潮机理与白斑生长机制研究[J].浙江电力,2026,45(09):112-122. DOI： 10.19585/j.zjdl.202609011.

YANG Kun,WANG Zhiyi,HE Haohui,et al.Study on mechanisms of moisture ingress and white spot growth in high-voltage cable buffer layers[J].ZHEJIANG ELECTRIC POWER,2026,45(09):112-122. DOI： 10.19585/j.zjdl.202609011.

摘要

针对高压XLPE（交联聚乙烯）电缆缓冲层受潮及白斑生长机制开展系统研究，旨在明确水分来源与白斑演化过程。系统阐述了缓冲层受潮的水分来源，并对腐蚀过程进行了热力学分析，将能斯特-普朗克模型与电化学实验联合应用于白斑动力学分析。结果表明：缓冲层水分来源于DCP（过氧化二异丙苯）交联副产物释放与生产、运输、敷设环节的环境吸湿；估算110 kV电缆残留枯基醇可释放水量约为11.4 g/km；在30 ℃/80% RH条件下，阻水缓冲带与非阻水缓冲带含水率分别约为11.42%和7.14%。交流电场导致铝护套发生阴阳极交替腐蚀，生成的Al³⁺在缓冲层中水解并与聚丙烯酸钠螯合，形成白斑；热力学分析显示金属铝腐蚀焓变约为-829.2 kJ/mol，氧化铝腐蚀焓变约为-2.4 kJ/mol，放热可致局部升温并引起聚酯纤维热损伤，从而加速腐蚀发展。上述发现可为缓冲层缺陷治理与材料工艺改进提供理论依据。

Abstract

A systematic study is conducted on mechanisms of moisture ingress and white spot growth in high-voltage XLPE （cross-linked polyethylene） cable buffer layers， aiming to clarify the sources of moisture and the evolution process of white spots. The moisture sources of the buffer layers are comprehensively analyzed， and a thermodynamic analysis of the corrosion process is performed. The Nernst-Planck model is combined with electrochemical experiments to investigate the kinetics of white spot formation. The results indicate that moisture in the buffer layers originates from the release of by-products of DCP cross-linking and environmental moisture absorption during manufacturing， transportation， and installation. The residual cumyl alcohol in a 110 kV cable is estimated to release approximately 11.4 g/km of water. At a temperature of 30 °C and a relative humidity of 80%， the moisture contents of water-blocking tape and non-water-blocking tape are approximately 11.42% and 7.14%， respectively. The AC electric field induces alternating anodic and cathodic corrosion of the aluminum sheath. The generated Al³⁺ undergoes hydrolysis in the buffer layers and chelates with sodium polyacrylate， forming white spots. Thermodynamic analysis shows that the enthalpy change of aluminum corrosion is approximately -829.2 kJ/mol， while that of aluminum oxide corrosion is approximately -2.4 kJ/mol. The exothermic effect can cause local temperature rise and induce thermal damage to polyester fibers， thereby accelerating corrosion. These findings provide a theoretical basis for defect mitigation in buffer layers and improvement of material processes.

关键词

Keywords

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