CN102522143A

CN102522143A - 一种绝缘材料及其用于辐射交联中电力电缆的用途

Info

Publication number: CN102522143A
Application number: CN2012100169364A
Authority: CN
Inventors: 宣文武; 张利华
Original assignee: NINGBO NUCLEAR FORCE CABLE CO Ltd
Current assignee: NINGBO NUCLEAR FORCE CABLE CO Ltd
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2012-06-27

Abstract

本发明公开了一种绝缘材料及其用于辐射交联中电力电缆的用途，该绝缘材料可用作电力电缆结构的绝缘层材料，该绝缘材料包含：占常规绝缘材料重量按重量百分数计为0.5-1.0%的酰胺类化合物；该酰胺类化合物是指油酰胺、乙撑双油酰胺、硬质酰胺、N,N’-甲撑双硬质酰胺、N,N’-乙撑双硬质酰胺中的任意一种以上。本发明提供的绝缘材料作为绝缘层改善了电力电缆绝缘层与导体屏蔽层、绝缘屏蔽层的界面关系，降低了绝缘层与半导电界面的电阻梯度，解决了中低压电力电缆的局部放电的抑制问题。

Description

一种绝缘材料及其用于辐射交联中电力电缆的用途

技术领域

本发明涉及一种绝缘材料，具体地，涉及一种抑制或降低电力电缆局部放电的绝缘材料，用于辐射交联中低压（＜15kV,6-200mm²）电力电缆绝缘层。

背景技术

10kV以上的电力电缆结构通常是由导体线芯、导体屏蔽层（半导电聚合物ρv≤100Ωm.cm）、绝缘层(ρv≥10¹⁴Ωm.cm)、绝缘屏蔽层（外半导电聚合物ρv≤100Ωm.cm）、金属屏蔽层及护套组成。导体线芯是电力电缆的导电部分，用来输送电能，是电力电缆的主要部分。绝缘层是将线芯与大地以及不同相的线芯间在电气上彼此隔离，保证电能输送，是电力电缆结构中不可缺少的组成部分。护套作为保护层，是保护电力电缆免受外界杂质和水分的侵入，以及防止外力直接损坏电力电缆。

电力电缆的一个关键性能指标就是局部放电问题，它是影响电缆应用和使用寿命的关键因素。IEC502对1∽30kV绝缘电力电缆，规定作为聚乙烯、交联聚乙烯不高于20PC（PC=10^-12库伦），，新版IEC将指标降到≤5PC。电缆截面越小电场强度越高，局部放电指标越难以控制，因此，对25mm²截面以下电缆不做要求。电子加速器电子束（EB）辐射交联制作小截面（6mm²）6/6kV电缆，局部放电往往大大超过通常指标的几个数量级，但在特殊使用环境中，仍然需要按IEC标准要求，这是很难实现的。

发明内容

本发明的目的是提供一种抑制或降低电力电缆局部放电的绝缘材料，该绝缘材料用于中小型电力电缆的绝缘层，可显著降低电缆的局部放电值，使截面＜25mm²的电缆，亦可保证达到IEC要求的＜5PC的指标要求，以延长电缆的使用寿命和安全。

为实现以上目的，本发明提供一种绝缘材料，该绝缘材料用作电力电缆结构的绝缘层材料，该绝缘材料包含：占常规绝缘材料（聚烯烃绝缘材料）重量按重量百分数计为0.5-1.0%的酰胺类化合物；该酰胺类化合物是指油酰胺、乙撑双油酰胺（EBO）、硬质酰胺、N,N’-甲撑双硬质酰胺、N,N’-乙撑双硬质酰胺（EBS）中的任意一种以上；优选N,N’-乙撑双硬质酰胺。

上述的绝缘材料，其中，所述的绝缘材料是采用所述酰胺类化合物与常规绝缘材料（聚烯烃绝缘材料）通过共混加工，制造的可交联材料。

上述的绝缘材料，其中，所述的常规绝缘材料是指聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯。

本发明还提供了一种上述绝缘材料用于辐射交联中电力电缆的绝缘层的用途，能抑制或降低电力电缆局部放电。

要降低局部放电问题，要考虑局部放电与电缆结构的关系，主要影响因素是导体屏蔽层、绝缘屏蔽层材料与绝缘层材料间的界面结构、性（能）质。为了降低或抑制局部放电发生，绝缘层材料配方设置中：调整绝缘材料的界面的结构和性能，通过添加酰胺类化合物，不仅具有界面润滑作用，形成光滑表面（界面），改变绝缘聚合物材料与半导电屏蔽层间的界面结构，而且保证绝缘材料体积电阻不变的情况下，降低其表面电阻，从而降低绝缘层与导体屏蔽层和绝缘屏蔽层间电阻梯度，达到降低局部放电，改善、提高电缆的耐局部放电性能的目的。

本发明提供的抑制或降低电力电缆局部放电的绝缘材料，作为电力电缆的绝缘层，可显著降低电缆的局部放电值，使截面＜25mm²的电缆，亦可保证达到IEC要求的＜5PC的指标要求，以延长电缆的使用寿命和安全。

附图说明

图1为本发明的实施例中EBS的添加浓度与绝缘材料体积电阻率和表面电阻的线性关系图。

图2为本发明的实施例中EBS的添加浓度对（6mm²，6/6kV）电缆局部放电的关系曲线图。

图3为本发明的实施例中EBS添加量在不同电压下对电缆局部放电的影响的曲线图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例详细说明本发明的具体实施方式。

实施例

在绝缘材料设计配方中，以聚烯烃（优选交联聚乙烯）为主体的可辐射交联的绝缘材料，包含敏化剂、防老剂、加工助剂，然后引进按重量百分数计占绝缘材料交联聚乙烯的0.5-1.0%的双硬质酰胺（EBS），通过共混加工，制造的可交联的绝缘材料。

对比例1及实施例1~4

EBS添加量分别选择0（不添加，作为对比例）、0.25%、0.5%、0.75%、1.0%，与交联聚乙烯通过共混加工，制得可交联的绝缘材料。

EBS添加量与其体积电阻和表面电阻的关系，如图1所示：随添加量从0到1.0%，其体积电阻率（ρ_v）几乎没有改变，而表面电阻率（ρ_s）随EBS添加量(0、0.25、0.5、0.75、1.0%)增大而降低，可见，双硬质酰胺EBS的添加明显地改变了绝缘层的表面结构，EBS外润滑和趋肤效应导致表面电阻的降低。

实施例所得的改性绝缘材料在辐射交联小截面6mm²，6/6kV电缆中应用，如图2和图3所示。图2为本发明的实施例中EBS的添加浓度对（6mm²，6/6kV）电缆局部放电的曲线图。随着双硬质酰胺添加量的增大和绝缘表面电阻的降低，未添加EBS（即EBS的添加量为0%）的曲线，加电压5kV时，其局部放电已超出20PC，远远超过IEC标准5PC。当EBS添加量增加到0.75%,加电压9kV时，电缆的局部放电还不到5PC，局部放电明显减弱，当EBS添加量达1.0%时，电缆的局部放电已降到2PC以下。

图3为本发明的实施例中EBS添加量在不同电压下对电缆局部放电的影响的曲线图，结果显示，进一步说明添加EBS可显著降低电力电缆的局部放电，在小截面电力电缆获得成功，对大截面电力电缆制造也应该没问题。进一步地，将改性绝缘材料在辐射交联240mm²电力电缆中应用，在标准测试条件下测试，其局部放电只有0.2PC。

本发明通过在辐射交联电力电缆绝缘材料中引进硬质酰胺类化合物，可改变绝缘聚合物材料与半导电屏蔽层间的界面结构和绝缘表面电阻率的降低，改善绝缘层与半导电屏蔽层电阻间的梯度，而体积电阻率稳定，从而改善、提高电缆的耐局部放电性能，实现了：（1）＜25mm² 6/6kV的电缆的局部放电降到2pc;（2）240mm²的10kV电力电缆的局部放电达到0.2pc。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种绝缘材料，其特征在于，该绝缘材料包含：占聚烯烃绝缘材料重量按重量百分数计为0.5-1.0%的酰胺类化合物；该酰胺类化合物是指油酰胺、乙撑双油酰胺、硬质酰胺、N,N’-甲撑双硬质酰胺、N,N’-乙撑双硬质酰胺中的任意一种以上。

2.如权利要求1所述的绝缘材料，其特征在于，所述的绝缘材料是采用所述酰胺类化合物与聚烯烃绝缘材料通过共混加工，制造的可交联材料。

3.如权利要求2所述的绝缘材料，其特征在于，所述的聚烯烃绝缘材料是指聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯。

4.如权利要求1~3中任意一项所述的绝缘材料，其特征在于，所述的酰胺类化合物是指N,N’-乙撑双硬质酰胺。

5.一种根据权利要求1所述的绝缘材料用于辐射交联中电力电缆的绝缘层的用途。