直流输电技术国家重点实验室（南方电网科学研究院有限责任公司）、浙江大学电气工程学院浙江省电机系统智能控制与变流技术重点实验室的研究人员罗兵、孟繁博、王婷婷、贾磊、陈向荣，在2021年《电工技术学报》增刊2上撰文，研究了不同脱气时间对高压直流电缆绝缘特性的影响。他们发现脱气处理有利于交联聚乙烯试样中交联副产物的挥发以及其绝缘性能的提高，而且可以通过最优化脱气时间改善材料的绝缘性能，从而降低企业的生产和时间成本。
交联聚乙烯（Cross-Linked Polyethylene, XLPE）以其优越的电气、热与力学性能而广泛应用于电力电缆绝缘。近20多年来，随着XLPE电缆绝缘材料技术的不断突破和柔性直流输电技术的持续进步，XLPE直流电缆的电压等级不断提高。
其中，ABB与Nexans公司先后完成了525kV XLPE直流电缆的研发；2017年，NKT公司将XLPE直流电缆的电压等级进一步提高到640kV；国内宁波东方、中天科技和江苏亨通等企业也开展了500kV XLPE直流电缆的研发工作，并取得了一定突破性进展。
目前，高压直流电缆的设计主要是参照了交流电缆的设计原则，同时为了保证电缆的可靠运行，通常会选择相对保守的绝缘厚度和脱气工艺设计原则，其中电缆的脱气工艺还主要停留在经验上，目前没有明确的规定和标准。对于500kV高压直流电缆，长达几十天的脱气时间，大幅度增加了企业的生产成本，延长了电缆的投运时间，而脱气过程中绝缘介质的电气性能是否得到了有效改善尚不明确。
目前，通常采用过氧化二异丙苯（Dicumyl Peroxide, DCP）作为XLPE的交联剂，在交联的过程中，DCP受热分解生成苯乙酮、枯基醇和-甲基苯乙烯等多种副产物，这些交联副产物中含有的极性分子，易导致材料内部空间电荷积聚，引起电场畸变，加速电缆的老化进程，严重时会造成局部放电，甚至绝缘的击穿。
目前，国内在高压直流电缆的研发方面，主要是采用进口的超纯XLPE电缆料，而现有的研究中，关于该类电缆的生产以及投运后的绝缘性能变化的研究并不多，介电特性变化也并不明确。因此，开展超纯电缆绝缘特性的研究，掌握其在直流击穿、电导以及空间电荷等方面相关的绝缘性能参数，充分认知现有超纯材料的参数特征，对国产XLPE高压直流电缆的研发和工程应用具有重要的理论意义和工程价值，也可以为国产化超纯高压直流电缆料的研发提供一些数据参考。
南方电网科学研究院等单位的研究人员基于进口的超纯XLPE高压直流电缆料，利用热压法制备了不同脱气时间处理的XLPE试样，对这些试样进行了电导和击穿实验，研究了不同脱气时间下XLPE试样的电气特性；利用空间电荷测量系统研究试样内部电荷的分布特性；利用X射线衍射（X-Ray Diffraction, XRD）仪，研究了不同脱气时间下XLPE试样的结晶特性，以期为国产500kV XLPE高压直流电缆的研发提供重要的基础数据和理论支持。
他们最后得到以下研究结论：
1）脱气处理有助于XLPE内部交联副产物的挥发，提高材料的绝缘特性。在脱气36h内，XLPE的电流密度、击穿强度和材料结晶特性都得到持续的改善，但是脱气90h，绝缘特性有所下降。实验结果表明，XLPE长时间的脱气，并不会持续改善其绝缘性能，脱气存在极值时间。
2）脱气处理的前期，大分子链受热场的影响，活性增加，促进了无定型区域分子链有序折叠，增加了试样的结晶度，改善了绝缘性能，但分子链的移动，会产生新的空穴，有利于载流子的注入，易产生电场强度畸变。
3）脱气处理的后期，XLPE的电气特性和材料结晶特性出现了下降，但是击穿特性的形状参数在脱气的过程中持续增加，这说明热场可能破坏了缺陷区域的晶体或其他分子，促进了杂质的再发挥，进一步净化了材料，使得绝缘的稳定性得到了提高。
本文编自2021年《电工技术学报》增刊2，论文标题为“脱气处理对高压直流电缆绝缘特性的影响”，作者为罗兵、孟繁博 等。
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