随着城市规模的不断扩大以及入地工程的开展,越来越多交联聚乙烯(Cross-linked polyethylene,XLPE)电力电缆投入运行。目前,我国经济发达地区面临着部分电力电缆服役时间较长,因电缆老化所引发故障数量不断增多的问题。因此,深入研究XLPE电缆绝缘的老化特性对于电力电缆故障的检出及预防、提高输配电系统的稳定运行至关重要。本文主要针对110 k V高压XLPE电力电缆,在实验室开展加速热氧老化、加速热老化、冷热循环老化等加速老化试验,研究上述老化过程中XLPE电缆绝缘微观结构与宏观性能的变化规律,建立起宏观性能劣化和微观结构演变之间的关联性。首先,将高压XLPE电缆绝缘在100℃和160℃进行加速热氧老化试验,制备老化时间不等的一系列试样,研究不同温度热氧老化条件下XLPE微观结构和宏观性能劣化规律的差异。结果表明:老化初期,XLPE的微观结构和宏观性能未发生显著变化;老化中后期,微观结构和宏观性能开始快速劣化,具体表现为结晶度下降、熔融温度下降、起始分解温度下降、介电常数增大、介电损耗角正切值增大、工频击穿场强下降等。经分析后认为,抗氧化剂可能在老化过程中扮演了非常重要的角色。老化初期,抗氧化剂抑制了氧化反应;老化中后期,由于抗氧化剂消耗完毕,氧化反应引发了XLPE分子链断裂、晶体结构被破坏、结晶度下降,进而导致了宏观性能的快速劣化。160℃热氧老化条件下,XLPE球晶处于熔融状态,热氧老化对已熔融的结晶区造成严重破坏,导致结晶度快速下降以及性能的快速衰减;100℃热氧老化条件下,相比无定形区,结晶区具有更致密的结构,不利于氧气的侵入,因此热氧老化主要破坏无定形区,XLPE的结构和性能上的劣化速率低于160℃热氧老化。其次,我们在160℃分别开展了加速热氧老化、加速热老化以及冷热循环老化,研究不同老化方式下XLPE的微观结构和宏观性能劣化规律差异。结果表明:加速热氧老化条件下,XLPE微观结构和宏观性能劣化速度最快,冷热循环老化次之,加速热老化最慢,这说明在高温老化的过程中,氧气是导致材料劣化的主要因素,而高温是次要因素。在冷热循环老化的过程中,试样反复经受高温热氧老化和降温重结晶的过程在降温过程中,再交联反应和重结晶过程会对已被破坏的微观结构起到修复的作用,从而延缓了老化的速度,此时XLPE结构和性能的劣化速度要低于加速热氧老化。最后,通过水冷、自然冷却、随炉冷却三种冷却方式,研究了高温热氧老化后试样经历的冷却过程对XLPE晶体熔融特性的影响。结果表明:高温热氧老化过程中XLPE试样的熔融温度和结晶度经历了先基本不变后快速下降的变化过程。比较相同老化时间、不同冷却方式试样的DSC曲线,证明了上述变化过程主要来源于热氧降解过程对XLPE晶体的破坏,冷却速率的影响非常有限。