CN104804295A

CN104804295A - 电应力控制热熔组合物和有热熔界面的控制件

Info

Publication number: CN104804295A
Application number: CN201510165526.XA
Authority: CN
Inventors: 李绪军; 张定雄; 胡习富; 张润川; 饶喜梅; 胡磊磊
Original assignee: Shenzhen Woer Heat Shrinkable Material Co Ltd; Huizhou LTK Electronic Cable Co Ltd; LTK Electric Wire Huizhou Co Ltd; Shenzhen Woer Special Cable Co Ltd; Jintan Woer New Material Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Woer Heat Shrinkable Material Co Ltd; Huizhou LTK Electronic Cable Co Ltd; LTK Electric Wire Huizhou Co Ltd; Shenzhen Woer Special Cable Co Ltd; Jintan Woer New Material Co Ltd
Priority date: 2015-04-09
Filing date: 2015-04-09
Publication date: 2015-07-29

Abstract

本发明公开了电应力控制热熔组合物，按重量计，含有：电应力控制热熔组合物的组成包括基体树脂100份、增粘树脂5～20份、高介电常数填料40～120份、导电填料1～30份、抗氧剂1～3份。本发明还公开一种有热熔界面的电应力控制件，所述热熔组合物与热缩管内壁复合时构成电应力控制管、与基带复合时构成电应力控制带，热熔组合物界面层的厚度在5微米至5毫米范围内。

Description

电应力控制热熔组合物和有热熔界面的控制件

技术领域

本发明属于热缩电缆附件行业的高分子材料领域，涉及：高介电常数、低介质损耗的电应力控制热熔组合物配方技术，有热熔界面的电应力控制管或控制带。

背景技术

用于中高压输变电网工程的电缆附件，例如电缆终端接头和电缆中间接头，在这些接头外屏蔽层的切断处、末端绝缘层的切断处，都存在着严重的电场畸变而产生电应力集中问题，成为降低电缆附件运行可靠性和服役寿命的主要因素。因此，在中高压输变电网工程的电缆附件上都需要采取电应力分散和电场强度削弱的控制措施，使电场分布和电场强度处于最佳状态，以延长电缆附件运行的可靠性和服役寿命。一般采用以下几种方法：

（一）几何形状法

采用应力锥将绝缘屏蔽层的切断处进行延伸，使零电位形成喇叭状，改善绝缘屏蔽层的电场分布，可显著降低绝缘层被电晕烧蚀的可能性。

（二）参数控制法

上世纪末，国外开发出高介电常数材料的电应力控制层，并复合在电缆末端屏蔽切断处的绝缘表面上。高介电常数材料既可以改变绝缘层的电位分布以缓解中压电缆附件的电场应力集中，也能增大屏蔽末端绝缘层表面电容，从而降低部分容抗使表面电容电流增加，导致电位下降而发热量相对较小。虽然电容正比于材料的介电常数，但是介电常数过大会引起电容电流所产生的热量也相应增大，也使高分子电应力控制材料老化加速。

目前电应力控制材料的产品已有热缩应力控制管、冷缩应力控制管、应力控制带等等，一般这些电应力控制材料的介电常数都大于20、体积电阻率在10⁸～10¹²Ω.cm范围内。由于介电常数与体积电阻率也是一对矛盾，介电常数越高，体积电阻率越低，老化后的电应力控制材料的体积电阻率会发生很大的变化。如果体积电阻率显著变大，电应力控制材料成了绝缘材料，起不到改善电场的作用；如果体积电阻率显著变小，电应力控制材料成了导电材料，使电缆出现漏电故障。

（三）非线性电阻法

近期发展起来一种非线性电阻材料，即在低电压区呈现较高电阻而当电压很高时呈现较低电阻的材料。采用非线性电阻材料既可以制作较短的电应力控制管从而解决电缆采用高介电常数电应力控制管终端无法适用于小型开关柜的问题，非线性电阻材料亦可制作成电应力控制带并直接绕包在电缆绝缘屏蔽切断处，以缓解这一点的应力集中。

但是，目前“控制管和控制带”电应力控制技术的可靠性仍然不尽人意，其原因在于热缩电应力控制管、控制带（例如中国专利公开号CN103131095A、CN103467839A、CN104059549A、CN104059561A）都属于橡塑和橡皮泥固体材料，虽然具有一定的弹性、塑性甚至粘性，但是以气隙密封的微米级细观尺度来衡量其塑性变形度仍然属于“刚性”，尤其在安装过程中需要多次缠绕、多次加热收缩，安装工序复杂，加上电应力控制管和控制带本身尺寸、粗糙度、硬度的加工误差等因素影响，无法满足微米级细观尺度的气隙密封要求，运行期间容易造成气隙的积累甚至扩大，局部放电量较大的现象依然存在，达不到对电缆附件运行预期的可靠性，且工程安装成本高。

因此，在现行“控制管和控制带”技术模式的基础上，有必要发明一种更“柔性”结构的电应力控制材料、控制管和控制带。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有电应力控制功能的热熔组合物和有热熔界面的电应力控制管、控制带物，利用电应力控制热熔组合物在电缆附件的工程接触界面上藉用热缩管接受到的过剩热量而熔化出现液态流动的特性，可达到微米级细观尺度的气隙密封水平，以完全消除在工程界面上的气隙，使运行可靠性、服役寿命均得到显著提高。本发明的关键技术方案是这样实现的：

一种电应力控制热熔组合物，包括：按重量计，含有：基体树脂100份；增粘树脂5～20份；高介电常数填料40～120份；导电填料1～30份；抗氧剂1～3份。

优选地，所述基体树脂包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）、聚酯、聚酰胺、聚氨酯中的一种或多种。

优选地，所述增粘树脂包括松香或松香与单元醇和或多元醇的酯化物、石油树脂、萜烯树脂、聚异丁烯中的一种或多种。

优选地，所述高介电常数填料包括钛酸钡、钛酸锶钡、钛酸锶、钛酸钙中的一种或多种。

优选地，所述导电填料包括导电炭黑、金属铝粉、镍粉、银粉中的一种或多种。

优选地，所述抗氧剂为“抗氧剂1010”、“抗氧剂1035”、“抗氧剂1076”、“抗氧剂300”中的一种或多种。

一种有热熔界面的电应力控制件，包括：具有上述的电应力控制功能的热熔组合物、控制管和控制带；热熔组合物通过涂布或多层共挤工艺与热缩管内壁复合成控制管，或者通过涂布或压延工艺与基带的一个面或两个面复合成控制带。

进一步地，所述热缩管包括交联型和热塑性热缩管。

进一步地，所述基带包括有纤维层、不含纤维层的交联型、热塑性的热缩带和非热缩带。

进一步地，所述热熔组合物界面层的厚度在5微米至5毫米范围内。

本发明的“电应力控制热熔组合物和有热熔界面的控制件”,其优越性在于：

① 在比较“刚性”的交联型、热塑性电应力控制结构件的基础上，增设了在安装时具有“液态流动”的电应力控制热熔组合物界面层，可达到微米级细观尺度上完全消除接触界面上的气隙，提高产品和安装工程的组合质量，使电缆附件的电场分布更均匀、更稳定，提高了电缆附件运行的可靠性和服役寿命；

② 可直接替代先有的“刚性”电应力控制管和电应力控制带，应用方便，减少了安装步骤，提高了安装功效；

③ 增设具有电应力控制功能的热熔组合物界面层后，在确保可靠性的同时，允许控制管和控制带的某些参数的加工误差适度放宽（如尺寸精度、表面粗糙度和硬度等波动范围可以适度放宽），从而节约了资源、降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明“有热熔界面的控制件”实施例应用示意图（改进后）。

图2是先有“刚性”的、传统的电应力控制结构典型方法示意图（改进前）。

图3是本发明“电应力控制热熔组合物和有热熔界面的控制件” 控制管的制作流程实施例框图。

图4是本发明“电应力控制热熔组合物和有热熔界面的控制件” 控制带的制作流程实施例框图。

在图1和图2中，相同的功能、相同材料的零件采用了相同的标号，为了图形的简洁，省略对称位置上零件的标号：

1--绝缘热缩管；

2--电应力控制热熔组合物；

3--电缆护套层；

4--铜屏蔽层；

5--半导电层；

6--主绝缘层；

7--线芯；

8--缠绕式电应力控制带；

9—先有“刚性”电应力控制管。

具体实施方式

以下是本发明“电应力控制热熔组合物和有热熔界面的控制件”的实施例，共分“电应力控制热熔组合物、有热熔界面的控制件、控制管应用”三组（九个实施例）描述，仅为优选实例并非对本发明内容的限定，并结合附图进一步说明。

一. 电应力控制热熔组合物

仅列举六个“电应力控制热熔组合物”实例配方，按质量分数配比：

实施例一：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA） 100份、聚异丁烯20份、钛酸钡120份、导电碳黑30份、抗氧剂“1010” 3份。

实施例二：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA） 100份、聚异丁烯15份、萜烯树脂5份、钛酸钡40份、导电碳黑1份、抗氧剂“1010” 1份。

实施例三：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA） 100份、聚异丁烯5份、萜烯树脂5份、钛酸钡90份、钛酸锶钡10份、导电碳黑5份、抗氧剂“1010” 1.5份、抗氧剂“1035” 0.5份。

实施例四：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA） 100份、萜烯树脂5份、钛酸钡40份、导电碳黑15份、抗氧剂“1010” 1份。

实施例五：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）100份、聚异丁烯15份、萜烯树脂5份、钛酸钡80份、导电碳黑3份、抗氧剂“1010”1.5份、抗氧剂“1035”0.5份。

实施例六：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA） 100份、聚异丁烯15份、萜烯树脂5份、钛酸钡90份、钛酸锶钡10份、导电碳黑5份、抗氧剂“1010” 1.5份、抗氧剂“1035” 0.5份。

为了直观起见，将实施例一至六的配方汇总到表A。

表A 本发明热熔组合物的个别配方实施例汇总

从表A不难理解，还可以衍生更多的实施例：基体树脂“EVA”可替换为聚酯、聚酰胺、聚氨酯的任意一种，增粘树脂“聚异丁烯、萜烯树脂”可再添加或替换为松香、松香与单元醇及多元醇的酯化物、石油树脂的任意一种，高介电常数填料“钛酸钡、钛酸锶钡”可再添加或替换为钛酸锶、钛酸钙的一种，导电填料“导电碳黑”可添加或替换为金属铝粉、镍粉和银粉的一种，“抗氧剂”可添加或替换为“抗氧剂1076”、“抗氧剂300”的一种，从而制成理化电气性能有所差异的应用于不同电网要求的热熔性电应力控制热熔组合物。

按照图3和图4所示的工艺流程分别压片制作样品，按照GB/T 1693-2007硫化橡胶·介电常数和介质损耗角正切值的测定方法，实测结果列于表B。

表B 本发明热熔组合物实施例的介电常数和介质损耗测试结果

从表B可见，按照实施例一至六配方表制作的热熔组合物，其介电常数均在20以上、介质损耗在0.05以下，其中实施例三至六配方可满足DL 413-2006标准“介电常数（电容率）25～30”的要求。

二. 有热熔界面的控制件

实施例七：

任意选取表A中六个实例配方的一个，按照图3所示制作流程可制作有热熔界面的电应力控制管。

实施例八：

任意选取表A中六个实例配方的一个，按照图4所示制作流程可制作有热熔界面的电应力控制带。

三. 控制管应用

实施例九：

如图1所示，用本发明的电应力控制热熔组合物2代替图2中自粘性电应力控制带8和传统的“刚性”电应力控制管9，并与绝缘热缩管1复合为一根整体管，一次性套在电缆护套层3与主绝缘层6相接段上，仅需一次热缩就安装完毕，电应力控制热熔组合物2受到绝缘热缩管1传过来热量即可熔化成流体状态，可将界面的拐角和毛细表面吸附的空气驱逐和置换，实现无气界面密封，避免了先有技术多次加热收缩方式导致的安装层间间隙较多、产生放电现象，提高了电缆附件的可靠性和服役寿命。

作为比较，图2列举了本发明之前的先有典型电缆附件技术的一种电应力控制方法，其安装步骤是：在半导电层5的端头与主绝缘层6相接段缠绕传统的自粘性电应力控制带8 → 在铜屏蔽层4的端头与电应力控制带8相接段套上先有“刚性”电应力控制管9 → 加热电应力控制管9使其收缩 → 在电缆护套层3与电应力控制管9相接段再套上绝缘热缩管1 → 最后加热绝缘热缩管1使其收缩。

Claims

1.一种电应力控制热熔组合物，其特征在于：按重量计，含有：基体树脂100份；增粘树脂5～20份；高介电常数填料40～120份；导电填料1～30份；抗氧剂1～3份。

2.根据权利要求1的电应力控制热熔组合物，其特征在于：所述基体树脂包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）、聚酯、聚酰胺、聚氨酯中的一种或多种。

3.根据权利要求1的电应力控制热熔组合物，其特征在于：所述增粘树脂包括松香或松香与单元醇和或多元醇的酯化物、石油树脂、萜烯树脂、聚异丁烯中的一种或多种。

4.根据权利要求1的电应力控制热熔组合物，其特征在于：所述高介电常数填料包括钛酸钡、钛酸锶钡、钛酸锶、钛酸钙中的一种或多种。

5.根据权利要求1的电应力控制热熔组合物，其特征在于：所述导电填料包括导电炭黑、金属铝粉、镍粉、银粉中的一种或多种。

6.根据权利要求1的电应力控制热熔组合物，其特征是：所述抗氧剂为“抗氧剂1010”、“抗氧剂1035”、“抗氧剂1076”、“抗氧剂300”中的一种或多种。

7.一种有热熔界面的电应力控制件，其特征是：包括权利要求1所述的电应力控制热熔组合物、控制管、控制带和“热熔组合物通过涂布或多层共挤工艺与热缩管内壁复合成控制管、通过涂布或压延工艺与基带的一个面或两个面复合成控制带”。

8.根据权利要求2的有热熔界面的电应力控制件，其特征是：所述热缩管包括交联型和热塑性热缩管。

9.根据权利要求2的有热熔界面的电应力控制件，其特征是：所述基带包括有纤维层、不含纤维层的交联型、热塑性的热缩带和非热缩带。

10.根据权利要求2的有热熔界面的电应力控制件，其特征是：所述热熔组合物界面层的厚度在5微米至5毫米范围内。