CN1009230B

CN1009230B - 防水橡皮或塑料绝缘电力电缆

Info

Publication number: CN1009230B
Application number: CN86105762A
Authority: CN
Inventors: 植松忠之
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1985-07-23
Filing date: 1986-07-23
Publication date: 1990-08-15
Also published as: EP0209899A2; JPH062174Y2; EP0209899A3; KR870001614A; EP0209899B1; JPS6220420U; MY101381A; SG34293G; BR8603468A; US4703134A; KR900005299B1; CN86105762A; DE3681524D1; CA1268830A

Abstract

在本发明的防水橡皮或塑料绝缘电力电缆带有分层带防水层，该分层带包括直接或通过另外的覆层制作在电缆芯周围的金属箔和导电塑料膜，在防水层5上制有具有优良膨胀性能以适应电力电缆热循环的支持带层6。

Description

本发明涉及改进的防水橡胶或塑料绝缘电力电缆。

典型的防水橡胶或塑料绝缘电力电缆具有这样的结构，其中包括金属-塑料分层带的防水层，支持带层和金属护层依次在电缆芯周围构成。电缆芯有形成导体上的导电护层，橡胶或塑料绝缘层，和绝缘护层。交联聚乙烯，一种乙烯-丙烯橡胶，及其相似的材料主要用作具有上述结构的防水橡胶或塑料绝缘电力电缆中的绝缘层。包括铅或铅合金和聚烯烃分层带主要用作构成防水层的塑料分层带，因为其具有极好的弹性和化学耐性。另外，半导电性的织物带一般用作加在防水层上的支持带。半导电性的织物带电导电缆橡胶摩擦处理编织物得到，编织物的经线和纬线一般地是棉线，粘胶人造纤维线，醋酸脂线，维尼纶线，尼龙线或聚脂线。

在具有上述传统结构的防水橡胶或塑料电力电缆的生产中，包括金属箔和塑料膜的分层带纵向加在电缆芯上。在支持带绕在分层带上后，加热使分层带附着在电缆芯上，从而构成防水层。在这种情况下，分层带和电缆芯之间的附着强度受加热过程中的温度和时间的影响很大。即：加热温度越高时间越长，得到的附着强度就越大。

然而，按前面所描述的方法制造的防水橡胶或塑料绝缘电力电缆有如下问题：

一般在传统防水层上用作支持带的半导电性织物具有0至15%的膨胀的收缩恢复率。这样，当具有由上述带构成的支持带的防水橡胶或塑料绝缘电力电缆经受重复的弯曲时，防水带会沿支持带层的边缘裂开。

在导体通电的情况下，当电缆经受室温（R.T）的热循环时，随着电缆芯的膨胀和收缩，包括附着在电缆芯上的金属-塑料分层带的防水层也膨胀或收缩。然而，防水层上的支持带一旦膨胀便不能收缩。这样，当其它层膨胀和收缩时，支持带层便形成皱褶。上述在支持带层中的皱褶会对在支持带层中形成的防水层和/或在支持带层周围形成的金属防护层造成损害，这样会明显降低电缆的特性。

膨胀和收缩恢复率（主表征线的收缩程度），是线的织物的延展性指数，并且根据日本工业标准（JIS）L1090通过下列公式计算出来：

膨胀和收缩恢复率A（%）

＝（a-b）/a×100

其中：

a＝在加上2/1000克力×20个每指定登尼尔（denier）的长度直径比（ld）的负荷和另外1/10克力×20个每指示登尼尔（demier）的长度直径比（ld）的负荷的情况下的绞长（毫米）;

b＝在加上2/1000克力×20个每指示登尼尔的长度直径比（ld）的负荷的情况下的绞长（毫米）。

考虑到前面对于防水橡胶或塑料绝缘电力电缆所描述的情况，已进行了广泛的研究，并已发现上述问题可通过使用具有优良膨胀特性，并能够经受电缆的热循环的带（作为支持带层）而有效地解决。在此发现的基础上，已通过使用导电带（用作具有上述特性的带）而得到改进的防水橡胶或塑料绝缘电力电缆，上述导电带是通过在织物的至少一个表面上形成导电橡胶层而得到的一在上述织物中，经线或纬线或这两者都具有极好的膨胀和收缩恢复率（最好高于30%），这样就在横向或纵向两个方面上都有至少30%的膨胀和收缩恢复率。

图1是显示根据本发明的电缆结构的例子的剖面图;

图2是显示根据本发明的电缆结构的另一个例子的剖面图。

根据本发明，由膨胀和收缩的恢复率为30%或更大的线织成的编织物作为基底织物的导电带用作形成于防水层上的支持带。这样，支持带可随着电缆芯活动，而且不会扭转，移位或产生皱褶。

当将润滑材料如硅酮树脂，石墨粉末，滑石，石蜡，烃树脂，脂肪酰胺，脂肪酯，碳粉，或硬脂酸盐加到该导电带表面上时，这个支持带层的效果就进一步增强。

为了赋予电缆好的特性，使用膨胀和收缩的恢复率为40%或更高的线织编织物，并且纬线的延伸率比经线大。编织方法可以是平面编织，斜纹编织，或斜纹组织编织。

作为线的材料，最好是具有低吸水性的合成树脂材料。上述树脂材料的最好的例子可包括尼龙，聚酯聚丁烯对酞酸盐聚氨脂和聚丙烯。

作为通过压出波浪弯而具有膨胀和收缩的恢复率为30%或更高的线，羊毛tetron（一种聚酯），羊毛状尼龙，和聚丁烯-对酞酸盐（P.B.T）纤维（由Toray工业公司提供的“Samora”）都是市场上可以买到的。作为形成在支持带的基底材料织物的至少一个面上的导电橡胶，是通过干燥丁基橡胶（作为基）同导电炭黑如“Ketjenblack EC”（AKZO公司的商品名称）或乙炔黑的混合物的溶液而获得的导电化合物，并且通过加热进行硫化。构成支持带的导电带的体电阻率为5×10⁶欧姆·厘米（Ω.cm）或更低。

当至少形成在半导电织物上的导电橡胶层的一面通过拉平（topping）或类似方法进行光滑处理之后，在释放应力和防止对防水层的外部损害方面可得到更好的结果。

在根据本发明的用防水橡胶或塑料绝缘的电力电缆中，形成在支持层下的防水层包括分层的带，它包括铅、铜、铝或类似材料的金属箔（20到200微米厚），和厚度为20到200微米及体电阻率为10欧姆·厘米或更低的导电塑料膜。把导电炭同乙烯-乙基丙烯酸共聚物（ethylene-ethyl acrylate copol-ymer）混合，并制成膜。铜线或铜带用于在支持带层周围构成金属防护层。使用铅或铅合金的分层带是最佳的，因为它是柔韧的，能提供极好的可成型性，并且它可给电缆带来极好的化学耐性。

交联聚乙烯、聚乙烯、乙烯-丙烯橡胶或类似材料用来作绝缘层。通常，用聚乙烯、交联聚乙烯、聚氯乙烯等作为所需护套的制作材料。虽然通常将绞合导体用作导体，而在那些害怕由导体一侧渗水并且必须加以防护的应用中，可使用由导电的不透水的化合物填充绞合导体各股之间空隙而得到的不透水导体。虽然不透水的导电化合物不限于特定类型，但根据其优良的填充性和其它性质，最好用包括100份丁基橡胶（商品名称Polysar-butyl），10到30份的导电炭黑（商品名称：Ketjenblack Ec），和100到200份碳酸钙，体电阻率为10⁶欧姆·厘米或更低的混合物（由本发明者发展的）。

在根据本发明的用防水橡皮或塑料绝缘的电力电缆中，因为在支持层中不形成皱褶，所以内部的防水层和外部的金属护层不会互相影响，电缆会在长时期内表现出优良的特性，从而提供极好的工业效果。

例1至4/对比例子1至4

如图1所示，在例1至4和对比例子1至4的每一个中，每个不透水导体有面积为500平方毫米的绞合导体1，它们填充有由100份丁基橡胶（polysa-rbutyl），25份导电碳黑（Ketjenblack Ec），和100份碳酸钙组成的不透水导电化合物（体电阻：5×10²欧姆·厘米）。由乙烯-乙基丙烯酸盐共聚物（EEA）和导电碳组成的导体防护2，以及由交联聚乙烯组成的绝缘层3及由EEA和导电碳组成的绝缘层4在不透水导体周围形成以提供电缆芯。当电缆芯在摄氏60度下干燥使每立方厘米（CC）交联聚乙烯形成0.2立方厘米或更少量的甲烷气体以后，在电缆芯的周围纵向加上防水带以构成防水层5，防水带是50微米厚的铅箔在两侧都层压上100微米厚的由EEA和导电碳构成的附着EEA膜。后面的表1中所示的每种材料的支持带6以1/2搭接的方式绕在已得到的结构上的防水层上并与组成防水层的覆盖层相接触。接着构成包括1.2毫米直径的铜线的金属护层7，聚氯乙烯护套9构成最外层以提供66千伏的用防水交联聚乙烯绝缘的电力电缆。

例5至7

在例5到7的每一个中，截面积为500平方毫米，填充由100份的丁基橡胶（Polysar-butyal），15份的导电碳黑（Ketjenblack Ec），和250份的碳酸钙构成的不透水的导电化合物（体电阻率：1×10⁴欧姆·厘米）的防水绞合导体用由乙烯-丙烯橡胶（EPR）和导电炭黑构成的导体防护层，由EPR构成的绝缘层，和由EPR和导电碳构成的绝缘防护层进行覆盖以构成电缆芯。在电缆芯干燥后，在其纵向加防水带以形成防水层。防水层由在两侧都层压上100微米厚的由EEA及导电碳制作的附着EEA膜的50微米厚的铅箔组成。后面表2中所示的每种材料的支持带以1/2搭接的方式绕在所行结构的防水层上，并与组成防水层的覆盖层相接触在支持带层周围构成由1.2毫米直径的铜线组成的金属防护层。聚乙烯护套在最外层构成以提供66千伏的用防水乙烯-丙烯橡胶绝缘的电力电缆。

例8至10

在例8到10的每一个中，填充3由100份丁基橡胶（Polysar-butyl），20份导电碳黑（Ketjenblack Ec），和150份碳酸钙组成的导电防水化合物（体电阻5×10³欧姆·厘米）的截面积500平方毫米的防水绞合导体用由乙烯-乙烯树脂醋酸脂共聚物（EVA）和导电碳构成的导体防护层，聚乙烯的绝缘层，和由EVA和导电碳构成的绝缘防护层进行覆盖以构成电缆芯。在电缆芯干燥后，沿纵向在电缆芯的周围加上防水带以构成防水层。防水层由在其两面层压上100微米厚的由EEA及导电碳组成的附着EEA膜的50微米厚的铝箔构成所得。后面表3中所示的每种材料的支持带以下1/2搭接的方式绕在已存结构的防水层上并与组成防水层的覆盖层相接触。在包括1.2毫米铜线的金属防护层形成在支持带周围之后，氯乙烯护套在最外层形成以提供60千伏的用防水聚乙烯绝缘的电力电缆。

例11

如图2所示，防水导体是面积500平方毫米的填充3由100份丁基橡胶（Polysar-butye），20份导电碳黑（Ketjenblack Ec）。和100份碳酸钙组成的防水导电化合物（体电阻1×10³欧姆·厘米）的绞合起来的导体1。由乙烯-乙基丙烯酸盐共聚物（EEA）和导电炭构成的导电防护层2，交联聚乙烯绝缘层3，和由EEA和导电碳构成的绝缘防护层4形成在防水导体周围以提供电缆芯。在摄氏60度下干燥电缆芯使每立方厘米（CC）交联聚乙烯产生0.2立方厘米或更少的甲烷气体之后，沿纵向在电缆芯的周围用防水带构成防水层5。防水带是在两侧都层压上100微米厚的由EEA 及导电碳组成的附着EEA膜的50微米厚的铅箔。同表1所示的例3相同的支持带6以1/2搭接的方式绕在所得结构的防水层上并与组成防水层的覆盖层相接触，然后构成包括0.1毫米厚的铜带的金属防护层7和同表1中例1相同的支持带层8。用聚氯乙烯护套9构成最外层以提供66千伏的用防水交联聚乙烯绝缘的电力电缆。

上述例子和对比例子中的防水橡胶或塑料绝缘电力电缆经受了以下试验：

每条电力电缆的导体通电并经受导体温度130℃室温（R.T）的热循环十次。然后，每个例子和对比例子的电缆在室温下绕在测试圆柱上，松下来后，再重复上述过程，但这次是朝相反的方向弯曲。这个测试循环总共进行五次，十次和二十次。然后拆开每条电缆，根据在表4中给出的评价标准评价每条电缆的金属防护层，支持带层，和防水层。

评价的结果在下面的表5中给出，实际中，如果沿大于电缆外径10倍的弧弯曲5个循环后，在防水层，支持带层和金属防护层中没有发现反常的状态，就将电缆评定为可在实际应用中使用的。

表4

1.金属防护层

评价内容

A 无反应状态

B 轻微不规则间距（线）;小皱褶（带）

C 相当大的不规则间距，铜线的折迭（线）;大的皱褶，开裂，撕裂（带）

2.支持带层评价内容

A 无反常状态

B 小皱褶，层移

C 大皱褶，层移

3.防水层评价内容

A 无反常状态

B 轻微质量下降

C 裂纹，开裂，撕裂

Claims

1、防水橡皮或塑料绝缘电力电缆，它带有包括直接围绕电缆芯或通过另外的覆层围绕电缆芯的金属箔和导电塑料膜的分层带的防水层，其特征在于在该防水层外表面上的支持带层包括一个包含合成树脂纤维织物和导电橡胶的带，合成树脂纤维织物在带的横向纵向或两个方向上都具有至少30%的膨胀和收缩恢复率，膨胀和收缩恢复率(A)由下式给出：

A(%)=(a-b)/a×100

其中

a=在加上2/1000克力×20个指定登尼尔的长度直径比(1d)的负荷和另外1/10克力×20个每指定登尼尔的长度直径比(1d)的负荷的情形下的绞的长度(毫米)；

b=在加上2/1000克力×20个指定登尼尔的长度直径比(1d)的负荷的情形下的绞长(毫米)。

2、如权利要求1的防水橡皮或塑料绝缘电力电缆，其特征在于支持带层与构成防水层的分层带直接接触。

3、如权利要求1的防水橡皮或塑料绝缘电力电缆，其特征在于合成树脂纤维织物（作为构成支持带层的导电带的基底织物）是由编织丝状纱线而得的编织物，上述丝线至少有一部分通过采用小的波浪弯给出不少于30%的膨胀和收缩的恢复率。

4、如权利要求1的防水橡皮或塑料绝缘电力电缆，其特征在于合成树脂纤维织物（作为构成支持带层的导电带的基底织物）的丝状纱线是从包括尼龙、聚酯、聚丁烯-对酞酸盐，聚氨酯和聚丙烯纤维的一组纤维中选择的合成纤维树脂。

5、如权利要求1的防水橡皮或塑料绝缘电力电缆，其特征在于合成树脂纤维织物（作为构成支持带层的导电带的基底织物）的丝状纱线是从包括聚酯和聚丁烯-对酞酸盐的一组材料中选择的纱线。

6、如权利要求1的防水橡皮或塑料绝缘电力电缆，其特征在于构成在电缆芯周围的防水层包括包含有导电炭同乙烯-乙基丙烯酸共聚物制成的膜和从包括铅、铜和铝的一组材料中选择出来的金属箔的分层带。

7、如权利要求1的防水橡皮或塑料绝缘电力电缆，其特征在于防水层包括由将导电炭同乙烯-乙基丙烯酸共聚物制成的膜粘结在厚度为20至200微米的铅或铝合金箔两面上而得到的分层带。

8、如权利要求1的防水橡胶或塑料绝缘电力电缆，其特征在于构成支持带层的导电带具有不大于5×10⁶欧姆·厘米的体电阻率。

9、如权利要求1的防水橡皮或塑料绝缘电力电缆，其特征在于电缆芯的绝缘层包括从包含交联聚乙烯、聚乙烯、乙烯-丙烯橡胶的一组材料中选择的材料。

10、如权利要求1的防水橡皮或塑料绝缘电力电缆，其特征在于电缆芯的绝缘层包括从包含交联聚乙烯和聚乙烯的一组材料中选择的聚乙烯型树脂。

11、如权利要求1的防水橡皮或塑料绝缘电力电缆，其特征在于电缆芯有在导体周围依次形成的导体护层、橡胶或塑料绝缘层以及绝缘护层。

12、如权利要求1的防水橡皮或塑料绝缘电力电缆，其特征在于在电缆芯周围依次制出包括金属箔和导电塑料膜的分层带防水层，支持带层，金属防护层和护套。

13、如权利要求1的防水橡皮或塑料绝缘电力电缆，其特征在于电缆导体是防水导体，其中铰合导体之间的间隙中填充不透水的导电化合物。