CN101330200B - 热缩型电缆中间接头复合套管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热缩型电缆中间接头复合套管，它具有自里向外的应力控制层、绝缘层、半导电屏蔽层所构成的三层复合结构，解决了现有电缆中间接头存在的应力控制管、绝缘管、半导电屏蔽管分层安装而导致安装工序复杂、存在局部放电及工频耐受电压低的问题。本发明同时还提供该种复合套管的制造方法，其步骤：由应力控制、绝缘、半导电屏蔽三种功能塑料分别由塑料挤出机分别塑化再共挤成型，挤出后经过辐射交联与扩张定型，得到热缩型电缆中间接头复合套管。本发明的热缩型电缆中间接头复合套管工频耐受电压高，无局部放电，应用安装工序简单，同时材料符合环保要求。

Description

热缩型电缆中间接头复合套管及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种电缆附件，更具体地说，涉及一种电缆中间接头上所使用到的热缩型电缆中间接头复合套管及其制造方法。

背景技术

在输电线路中，通常是由若干条电缆首尾相连形成长距离的输电线路，这些电缆的相接处称为电缆中间接头。如图1所示，在进行35kV及以下的交联电缆相连接时，要将电缆连接处的外半导层10与绝缘层8进行阶梯形剥除，露出芯线9，芯线相接后，在芯线的连接处依次缠绕半导带6与绝缘自粘带7。由于电缆自身的铜屏蔽层11及外半导层10在接头处被截断，在截断处，易产生电场集中导致局部放电，因此，在连接电缆时，在芯线连接处两端的外半导层截断处套接一个应力控制管1，对电场进行分散处理，防止局部放电。在芯线连接处与电缆外半导层处理完毕后，依次套设绝缘管4与半导电屏蔽管5，经加热使绝缘管与半导管热收缩紧紧地包覆在电缆连接处。目前，绝缘管4与半导电屏蔽管5已经做成一种双层复合管，外层为半导电屏蔽层，内层为绝缘层，这与传统的电缆连接处理有所改进，但仍然存在以下问题：

1、应力控制管和绝缘管之间依然存在分层、界面和间隙，在电缆安装后会存在局部放电以及工频耐受电压较低等问题。

2、进行电缆连接安装时，要依次分别对应力控制管和半导/绝缘复合管进行加热收缩，工序复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中电缆中间接头安装时使用应力控制管和起绝缘和屏蔽作用的两层复合管造成电缆安装工序复杂、电缆安装后接头处常存在局部放电、工频耐受电压低等问题，而提供一种具有三层结构、电缆安装工序简单、工频耐受电压高的热缩型电缆中间接头复合套管。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提出一种热缩型电缆中间接头复合套管，该套管具有三层复合结构，所述的三层复合结构由位于内层的应力控制层、位于中间层的绝缘层、位于外层的半导电屏蔽层构成。

在本发明所述的热缩型电缆中间接头复合套管中，所述应力控制层的厚度为0.5～3毫米，其材料的体积电阻率为10⁸～10¹¹Ω·cm，介电常数大于或等于20。

在本发明所述的热缩型电缆中间接头复合套管中，所述的应力控制层由以下材料构成的(重量比)：

100份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA，其中VA＝12～20％，MI＝1～3)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、三元乙丙橡胶(EPDM)、乙烯-a烯烃共聚物(POE)四种当中的一种或一种以上的组合，其中当包含EPDM时还要包含1～2份偶联剂；

5～30份的导电碳黑、高耐磨碳黑当中的一种或二种组合；

30～70份的钛酸钡(BaTiO₃)；

1～2份抗氧剂。

在本发明所述的热缩型电缆中间接头复合套管中，所述绝缘层的厚度为2～8毫米，体积电阻率大于10¹³Ω·cm，击穿强度大于20kV/mm。

在本发明所述的热缩型电缆中间接头复合套管中，半导电屏蔽层的厚度为0.5～3毫米，体积电阻率为10⁰～10³Ω·cm，击穿强度为0.5～3kV/mm。

在本发明所述的热缩型电缆中间接头复合套管中，所述的绝缘层由以下材料构成的(重量比)：

100份低密度聚乙烯(LDPE其中MI＝0.5～3)、线性低密度聚乙烯(LLDPE其中MI＝0.5～3)、EVA(VA＝12～20％，MI＝1～3)、EEA、EPDM当中的一种或一种以上的组合，其中在包含EPDM的情况下还要包含1～2份偶联剂；

8～40份氢氧化铝(AL(OH)₃)、氢氧化镁(Mg(OH)₂)当中的一种或二种组合；

1～2份抗氧剂。

在本发明所述的热缩型电缆中间接头复合套管中，所述的半导电屏蔽层的厚度为0.5～3毫米，其材料体积电阻率为10⁰～10³Ω·cm，击穿强度为0.5～3KV/mm。

在本发明所述的热缩型电缆中间接头复合套管中，所述的半导电屏蔽层由(重量比)以下材料构成：

100份LDPE(MI＝0.5～3)、LLDPE(MI＝0.5～3)、EVA(VA＝12～20％，MI＝1～3)、EEA、EPDM当中的一种或一种以上的组合，其中在包含EPDM的情况下还要包含1～2份偶联剂；

8～35份导电碳黑；

0.5～2份抗氧剂；

1～3份硬脂酸锌。

本发明同时还提供一种热缩型电缆中间接头复合套管的制造方法，包括如下步骤：

步骤1：由应力控制、绝缘、半导电屏蔽三种功能塑料分别由塑料挤出机分别塑化再共挤出形成由自里往外的应力控制层、绝缘层、半导电屏蔽层所构成的三层复合管；

步骤2；辐射交联；

步骤3；扩张定型。

在本发明所述的热缩型电缆中间接头复合套管的制造方法中，进行步骤2时辐射交联的辐照吸收剂量为8～18Mrad，交联度为40～85％。

在本发明所述的热缩型电缆中间接头复合套管的制造方法中，进行步骤3时扩张温度为90～150℃，扩张后的径向收缩率大于40％。

使用本发明复合套管与现有的热缩型电缆中间接头附件相比，具有如下优点：

1、本发明中的热缩型电缆中间接头复合套管具有自里到外的应力控制层、绝缘层、半导电屏蔽层，安装时一步加热收缩到位，工序简单，不必象传统的电缆附件那样需要逐层加热收缩。

2、本发明中的热缩型电缆中间接头复合套管中的应力控制层、绝缘层、半导电屏蔽层各层之间无界面与间隙，不存在局部放电问题，安全性高。

3、本发明中的热缩型电缆中间接头复合套管中的应力控制层对整个电缆中间接头都进行了包覆，使接头处具有更高的工频耐受电压。

4、本发明中的热缩型电缆中间接头复合套管三层材料配方中的主体材料相近，在挤出、复合、辐照、扩张、收缩的时候不会产生分层、皱折、不同步等情况。

5、本发明中的热缩型电缆中间接头复合套管材料对环境友好，套管材料中不含对人体有害的重金属，不含有机溴化物，氯化物等卤素材料.燃烧时不会产生毒性气体，环保。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是传统电缆中间接头的结构示意图。

图2是本发明中的热缩型电缆中间接头复合套管纵向的剖面结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

以8.7/15kV交联聚乙烯绝缘电力电缆，线芯规格3×185mm²的电缆中间接头复合套管为例。如图2所示，热缩型电缆中间接头复合套管为圆管状，它具有三层复合结构，三层复合结构由位于内层的应力控制层1、位于中间层的绝缘层2、位于外层的半导电屏蔽层3构成。该三层是由半导电屏蔽、绝缘、应力控制三种功能塑料分别由塑料挤出机分别塑化共挤复合成型。

其中：应力控制层的材料的组分是(重量比)：70份的EVA(VA＝18％，MI＝1.5)，30份的EPDM(4045)，16份由导电碳黑与高耐磨碳黑以1比3配成的组合碳黑，50份的BaTiO₃(≥800目)，1份的抗氧剂(1010)，1份的硅烷偶联剂。

绝缘层的材料组分是(重量比)：33份的LDPE(MI＝2.0)，67份的EVA(VA＝18％，MI＝1.5)，10份经活化处理的Al(OH)₃，0.5份的抗氧剂(1010)，另外可加色粉适量。

半导电屏蔽层的材料组分是(重量比)32份的LDPE(MI＝2.0)，68份的EVA(VA＝18％，MI＝1.5)，31份的导电碳黑(超细级)，1份硬脂酸锌，0.5份抗氧剂(1010)。

应力控制层、绝缘层、半导电屏蔽层按照上述配比用塑料挤出机分别塑化后从三层共挤复合模头共挤出成型，挤出成型复合套管内径为18mm，长度为600mm，其中应力控制层的厚度为2.0毫米，该层的体积电阻率为10⁹～10¹¹Ω·cm，介电常数为25；绝缘层的厚度为5.3毫米，该层的体积电阻率为2.0×10¹⁴Ω·cm，击穿强度为27kV/mm；半导电屏蔽层的厚度为1.2毫米，该层体积电阻率为10⁰～10²Ω·cm，击穿强度为1.5kV/mm。复合套管共挤出成型后经辐照交联扩张，辐照吸收剂量为15MRd，复合套管经辐照后扩张，扩张后内径为50mm，复合套管扩张后径向加热收缩率为60％。

按上述各项参数所制成的热缩型电缆中间接头复合套管应用于8.7/15kV交联聚乙烯绝缘电力电缆，线芯规格3×185mm²的电缆中间接头安装后进行电气试验，测试数据结果如表1：

表1

试验项目	标准要求GB/T12706.4-2002	检测结果
			工频电压试验	39kV，5min不击穿	39kV，5min不击穿45kV，5min不击穿
局部放电试验	15kV下放电量不大于10pC	15kV下组合试样各相放电量均小于2pC
			冲击电压试验	95kV，正负极性各10次不击穿	95kV，正负极性各10次组合试样各相均未击穿

由电气试验测试结果可知，本实施例中的热缩型电缆中间接头复合套管在电缆接头处具有更良好的电场应力分散处理和具有更高的工频耐受电压，各层之间无界面与间隙，局部放电的效应也大大减小，同时安装时是一次加热收缩就完成电缆接头处的包覆，工序简单。

实施例二：

在本实施例中，应力控制层的材料组分是(重量比)：50份EVA(VA＝18％，MI＝1.5)，30份EPDM，20份LDPE(MI＝2.0)，16份组合碳黑(超细级)，52份BaTiO₃(≥800目)，1份抗氧剂(1010)，2份硅烷偶联剂。

绝缘层的材料组分是(重量比)：25份LDPE(MI＝2.0)，10份LLDPE(MI＝1.5)，65份EVA(VA＝18％，MI＝1.5)，15份Al(OH)₃经活化处理，1份抗氧剂(1010)，色粉适量。

半导电屏蔽层的材料组分是(重量比)30份LDPE(MI＝2.0)，60份EVA(VA＝18％，MI＝1.5)，10份POE，30份导电碳黑(超细级)，1份硬脂酸锌，1份抗氧剂(1010)；

应力控制层、绝缘层、半导电屏蔽层按照上述配比用塑料挤出机分别塑化后从三层共挤复合模头共挤出成型，挤出成型复合套管内径为18mm，长度为600mm，其中应力控制层的厚度为2.0毫米，该层的体积电阻率为10¹⁰～10¹¹Ω·cm，介电常数为26；绝缘层的厚度为5.3毫米，该层的体积电阻率为2.5×10¹⁴Ω·cm，击穿强度为26.5kV/mm；半导电屏蔽层的厚度为1.2毫米，该层体积电阻率为10¹～10²Ω·cm，击穿强度为1.6kV/mm。复合套管挤出后经辐照交联扩张，辐照吸收剂量为15MRd，复合套管经辐照后扩张，扩张后内径为50mm，复合套管扩张后径向加热收缩率为60％。

按上述各项参数所制成的热缩型电缆中间接头复合套管应用于8.7/15kV交联聚乙烯绝缘电力电缆，线芯规格3×185mm²的电缆中间接头安装后进行实施例中的电气测试试验，所获得的试验结果与实施一中所进行的试验结果相同。

Claims (10)

1.一种热缩型电缆中间接头复合套管，其特征在于：它具有三层复合结构，所述的三层复合结构由位于内层的应力控制层、位于中间层的绝缘层、位于外层的半导电屏蔽层构成；其中，所述的应力控制层是由以下材料构成的(重量比)：

100份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、三元乙丙橡胶、乙烯-a烯烃共聚物当中的一种或一种以上的组合，其中在包含三元乙丙橡胶的情况下还要包含1～2份偶联剂；

5～30份的导电碳黑、高耐磨碳黑当中的一种或二种组合；

30～70份的钛酸钡；

1～2份抗氧剂。

2.根据权利要求1所述的热缩型电缆中间接头复合套管，其特征在于：所述的绝缘层是由以下材料构成的(重量比)：

100份低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、三元乙丙橡胶当中一种或一种以上的组合，其中在包含三元乙丙橡胶的情况下还要包含1～2份偶联剂；

8～40份氢氧化铝、氢氧化镁当中的一种或二种组合；

1～2份抗氧剂。

3.根据权利要求2所述的热缩型电缆中间接头复合套管，其特征在于：所述的半导电屏蔽层是由以下材料构成的(重量比)：

100份低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、三元乙丙橡胶当中一种或一种以上的组合，其中在包含三元乙丙橡胶的情况下还要包含1～2份偶联剂；

8～35份导电碳黑；

0.5～2份抗氧剂；

1～3份硬脂酸锌。

4.根据权利要求1至3任一项所述的热缩型电缆中间接头复合套管，其特征在于：所述的应力控制层的厚度为0.5～3毫米，其材料的体积电阻率为10⁸～10¹¹Ω·cm，介电常数大于或等于20。

5.根据权利要求1至3任一项所述的热缩型电缆中间接头复合套管，其特征在于：所述的绝缘层的厚度为2～8毫米，其材料体积电阻率大于10¹³Ω·cm，击穿强度大于20kV/mm。

6.根据权利要求1至3任一项所述的热缩型电缆中间接头复合套管，其特征在于：所述的半导电屏蔽层的厚度为0.5～3毫米，其材料体积电阻率为10⁰～10³Ω·cm，击穿强度为0.5～3KV/mm。

7.一种热缩型电缆中间接头复合套管的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：由应力控制、绝缘、半导电屏蔽三种功能塑料分别由塑料挤出机分别塑化再共挤出形成由自里往外的应力控制层、绝缘层、半导电屏蔽层所构成的三层复合管；其中，所述的应力控制层是由以下材料构成的(重量比)：

100份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、三元乙丙橡胶、乙烯-a烯烃共聚物当中的一种或一种以上的组合，其中在包含三元乙丙橡胶的情况下还要包含1～2份偶联剂；

5～30份的导电碳黑、高耐磨碳黑当中的一种或二种组合；

30～70份的钛酸钡；

1～2份抗氧剂。

步骤2：辐射交联；

步骤3：扩张定型。

8.根据权利要求7所述的热缩型电缆中间接头复合套管的制造方法，其特征在于：进行步骤2时辐射交联的辐照吸收剂量为8～18Mrad，交联度为40～85％。

9.根据权利要求7所述的热缩型电缆中间接头复合套管的制造方法，其特征在于：进行步骤3时扩张温度为90～150℃，扩张后的径向收缩率大于40％。

10.根据权利要求7至9任一项所述的热缩型电缆中间接头复合套管的制造方法，其特征在于：步骤1中所述的绝缘层是由以下材料构成的(重量比)：

100份低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、三元乙丙橡胶当中一种或一种以上的组合，其中在包含三元乙丙橡胶的情况下还要包含1～2份偶联剂；

8～40份氢氧化铝、氢氧化镁当中的一种或二种组合；

1～2份抗氧剂。

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