CN105825950A - 超高压交联聚乙烯绝缘柔性电力电缆及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高压交联聚乙烯绝缘柔性电力电缆及制备方法，包括电缆导体、半导电捆扎带、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、半导电阻水缓冲层、金属护层、绝缘外护层以及外半导电层；电缆导体采用退火铜导体、铝或铝合金导体中的一种，导体形式为多根导线绞合的紧压圆形导体或分割导体；导体屏蔽层与所述绝缘屏蔽层采用具有超光滑性能、高导电性能和热固特性的直流电缆专用半导材料制成；绝缘层采用直流电缆专用超洁净热固性交联聚乙烯绝缘料制成。本发明提供的电缆，具有良好的机械性能和防腐蚀性能，安装维护方便，运行安全可靠，能满足相关规范要求，可以稳定应用于超高压柔性输电系统。

Description

超高压交联聚乙烯绝缘柔性电力电缆及制备方法

技术领域

本发明涉及一种柔性直流电缆，尤其涉及一种应用于大型电站超高压、大容量柔性输电线路的交联聚乙烯绝缘电力电缆。

背景技术

柔性直流输电技术是一种基于电压源换流技术（VSC）的新型直流输电技术，具有在传送相同输电功率时的线路造价低、线路损耗小，系统稳定，有功功率与无功功率控制灵活，运行可靠，方便分期建设和增容扩建等优势，因此在世界范围内受到越来越多的关注。目前，国际上仅有少数几家电缆巨头企业掌握了超高压柔性直流电缆的生产、制造和敷设技术，因此，国内线缆制造商急需突破海外市场垄断，开发出具有自主知识产权的超高压柔性直流电缆系列产品。

而电缆中的电缆护套是电缆的最外层，电缆护套材料不仅需要有优良的物理性能，如拉伸强度、断裂伸长率等，同时还需要拥有良好的阻燃性能。橡胶绝缘中常用的是三元乙丙作为基料，用硫化剂DCP和硫化促进剂TAC，混炼胶的缺点是：断裂伸长率较低，在硫化过程中工艺范围较窄，若挤出时温度过高很容易断裂伸长率不合格。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种超高压交联聚乙烯绝缘柔性电力电缆，输送容量大、损耗小、安装维护方便、环保性能好，特别适合在超高压、大容量柔性输电线路，其运行安全可靠，能满足相关规范要求。

技术方案：本发明所述的一种超高压交联聚乙烯绝缘柔性电力电缆，该电缆由内层至外层依次包括导体、半导电捆扎带、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、半导电阻水缓冲层、金属护层、绝缘外护层以及外半导电层；所述导体外设置半导电捆扎带，所述半导电捆扎带外设置有导体屏蔽层，所述导体屏蔽层外设有绝缘层，所述绝缘层外设有绝缘屏蔽层，所述绝缘屏蔽层外设有半导电阻水缓冲层，所述半导电阻水缓冲层外设有金属护层，所述金属护层外设有绝缘外护层，所述绝缘外护层外设有外半导电层。

进一步的，所述导体采用退火铜导体、铝或铝合金导体中的一种。

进一步的，所述导体的形式为多根导线绞合的紧压圆形导体或分割导体。

进一步的，所述半导电捆扎带和所述导体屏蔽层联合构成电缆的导体屏蔽结构。

进一步的，所述导体屏蔽层与所述绝缘屏蔽层采用具有超光滑性能、高导电性能和热固特性的直流电缆专用半导材料制成。

进一步的，所述绝缘层采用直流电缆专用超洁净热固性交联聚乙烯绝缘料制成。

进一步的，所述金属护层采用皱纹铝护套或挤包合金铅护套中的一种。

进一步的，所述外半导电层采用直接在所述绝缘外护层上挤包或者均匀涂覆的半导电材料。

进一步的，所述绝缘外护层由以下重量份的组分组成：

氯化聚乙烯（CPE）8~12份，乙烯-辛烯共聚物弹性体（POE）18~21份，改性煅烧陶土25~30份，800#石蜡基橡胶油5~7份，活性氧化镁0.5~0.8份，超细滑石粉4~5份，活性氧化锌1~1.5份，环保稳定剂0.45~0.55份，微晶蜡1.5~2份，钛白粉0.7~0.8份，4,4′双（α,α二甲基苄基）二苯胺0.5~0.8份，过氧化二异丙苯1.5份，三聚氰酸三烯丙酯1.2~1.3份；所述乙烯-辛烯共聚物弹性体中辛烯单体的质量份数超过20%。

进一步的，所述绝缘外护层的制备工艺如下：

（1）先将氯化聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物弹性体按重量份在密炼机中混炼，氯化聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物弹性体按重量份在90~110℃密炼机中混炼4~5min；

（2）将800#石蜡基橡胶油、活性氧化镁、活性氧化锌、环保稳定剂、微晶蜡、钛白粉、防老剂4，4′双(α,α二甲基苄基)二苯胺，混炼；

（3）然后将改性煅烧陶土、超细滑石粉，混炼；密炼机排料，同时摆胶2~3次，然后滤橡；

（4）将过滤好的橡胶存放后将胶料重新放入密炼机混炼，同时加入硫化剂过氧化二异丙苯、硫化助剂三聚氰酸三烯丙酯混炼后排料，将混炼胶在开炼机上薄通，摆胶后，在三辊压延机上开条出片，橡页经过冷却辊冷却，经过粉箱后制得成品。

有益效果：本发明提供的超高压交联聚乙烯绝缘柔性直流电力电缆绝缘层采用直流电缆专用交联聚乙烯绝缘材料，使本发明满足基于电压源换流技术（VSC）的新型直流输电技术使用要求；金属护层具有足够的瞬态短路电流容量和良好的机械物理性能；绝缘外护层满足电缆外绝缘和环境适应性要求；电缆输送容量大、运行稳定、损耗小，适用于超高压柔性输电系统。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

具体实施方式

如图1所示的一种超高压交联聚乙烯绝缘柔性电力电缆，该电缆由内层至外层依次包括导体1、半导电捆扎带2、导体屏蔽层3、绝缘层4、绝缘屏蔽层5、半导电阻水缓冲层6、金属护层7、绝缘外护层8以及外半导电层9；所述导体1外设置半导电捆扎带2，所述半导电捆扎带2外设置有导体屏蔽层3，所述导体屏蔽层3外设有绝缘层4，所述绝缘层4外设有绝缘屏蔽层5，所述绝缘屏蔽层5外设有半导电阻水缓冲层6，所述半导电阻水缓冲层6外设有金属护层7，所述金属护层7外设有绝缘外护层8，所述绝缘外护层8外设有外半导电层9。

作为上述技术方案的进一步优化，所述导体1采用退火铜导体、铝或铝合金导体中的一种。柔性直流输电方式无交流输电方式中大电流负荷时的集肤效应，导体形式可优先选用多根导线绞合的紧压圆形导体结构，便于满足电缆导体的纵向阻水要求；导体截面超出设备能力范围后可选择分割导体形式。

在所述导体1外绕包所述半导电捆扎带2，增强导体结构稳固性，并优化导体屏蔽层与导体表面界面情况。所述半导电捆扎带2与所述导体屏蔽层3联合构成电缆的导体屏蔽。

所述导体屏蔽层3与所述绝缘屏蔽层5采用具有超光滑性能、高导电性能和热固特性的直流电缆专用半导材料制成。所述绝缘层4采用直流电缆专用超洁净热固性交联聚乙烯绝缘料制成。所述导体屏蔽层3、所述绝缘层4及所述绝缘屏蔽层5采用三层共挤立式交联生产线一次性挤出完成。

所述半导电阻水缓冲层6由至少四层厚度为2.0mm的半导电阻水缓冲带绕包制成，在金属护层生产过程中保护绝缘线芯完好，并满足电缆金属护层下的纵向阻水性能良好。

所述金属护层7根据电缆使用环境择优选用皱纹铝护套或挤包合金铅护套中的一种，金属护层结构满足电缆暂态短路电流和机械物理性能的要求。

绝缘外护层8由以下重量份的组分组成：

氯化聚乙烯（CPE）8~12份，乙烯-辛烯共聚物弹性体（POE）18~21份，改性煅烧陶土25~30份，800#石蜡基橡胶油5~7份，活性氧化镁0.5~0.8份，超细滑石粉4~5份，活性氧化锌1~1.5份，环保稳定剂0.45~0.55份，微晶蜡1.5~2份，钛白粉0.7~0.8份，4,4′双（α,α二甲基苄基）二苯胺0.5~0.8份，过氧化二异丙苯1.5份，三聚氰酸三烯丙酯1.2~1.3份；所述乙烯-辛烯共聚物弹性体中辛烯单体的质量份数超过20%。

进一步的，所述绝缘外护层（8）的制备工艺如下：

（1）先将氯化聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物弹性体按重量份在密炼机中混炼，氯化聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物弹性体按重量份在90~110℃密炼机中混炼4~5min；

（2）将800#石蜡基橡胶油、活性氧化镁、活性氧化锌、环保稳定剂、微晶蜡、钛白粉、防老剂4，4′双(α,α二甲基苄基)二苯胺，混炼；

（3）然后将改性煅烧陶土、超细滑石粉，混炼；密炼机排料，同时摆胶2~3次，然后滤橡；

（4）将过滤好的橡胶存放后将胶料重新放入密炼机混炼，同时加入硫化剂过氧化二异丙苯、硫化助剂三聚氰酸三烯丙酯混炼后排料，将混炼胶在开炼机上薄通，摆胶后，在三辊压延机上开条出片，橡页经过冷却辊冷却，经过粉箱后制得成品。

其绝缘外护层8采用辛烯单体的质量份数超过20%～30%的乙烯-辛烯共聚物弹性体（POE）与氯化聚乙烯（CPE）作为基料，由于质量份数超过20%～30%的乙烯-辛烯共聚物弹性体的门尼为17粘度较低，温度升高时，混炼胶变得很软；有利于无机粉体添加均匀的混入其基料中，提高了相容性，而且添加了氯化聚乙烯（CPE）后，由于氯化聚乙烯（CPE）门尼较高，克服了混炼胶在混炼时摆胶困难，避免了三辊压延机上开条出片容易拉断的缺陷，提高物理机械性能，在保证电性能的前提下，使工艺性能得到很大提高；其次，质量份数超过20%～30%的乙烯-辛烯共聚物弹性体（POE）与氯化聚乙烯（CPE）作为基料，门尼粘度较低，在添加相同的填充材料，达到相同门尼粘度时所需要的增塑剂较少，这样可以提高混炼胶的耐热、耐候。

所述外半导电层9可选用挤包或均匀涂覆的方式设置在所述绝缘外护层8上，挤包外半导电层应采用半导电聚烯烃材料与绝缘外护层采用双层共挤方式生产，以保证二者的接触界面良好；涂覆半导电层可采用导电石墨均匀涂覆。

本发明提供的超高压交联聚乙烯绝缘柔性电力电缆绝缘层采用直流电缆专用交联聚乙烯绝缘材料，使本发明满足基于电压源换流技术（VSC）的新型直流输电技术使用要求；金属护层具有足够的瞬态短路电流容量和良好的机械物理性能；绝缘外护层满足电缆外绝缘和环境适应性要求；电缆输送容量大、运行稳定、损耗小，适用于±320kV超高压柔性直流输电系统。

以上为对本发明的一个实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种超高压交联聚乙烯绝缘柔性电力电缆，其特征在于：该电缆由内层至外层依次包括导体（1）、半导电捆扎带（2）、导体屏蔽层（3）、绝缘层（4）、绝缘屏蔽层（5）、半导电阻水缓冲层（6）、金属护层（7）、绝缘外护层（8）以及外半导电层（9）；所述导体（1）外设置半导电捆扎带（2），所述半导电捆扎带（2）外设置有导体屏蔽层（3），所述导体屏蔽层（3）外设有绝缘层（4），所述绝缘层（4）外设有绝缘屏蔽层（5），所述绝缘屏蔽层（5）外设有半导电阻水缓冲层（6），所述半导电阻水缓冲层（6）外设有金属护层（7），所述金属护层（7）外设有绝缘外护层（8），所述绝缘外护层（8）外设有外半导电层（9）。

2.根据权利要求1所述的一种超高压交联聚乙烯绝缘柔性电力电缆，其特征在于：所述导体（1）采用退火铜导体、铝或铝合金导体中的一种。

3.根据权利要求1或2所述的一种超高压交联聚乙烯绝缘柔性电力电缆，其特征在于：所述导体（1）的形式为多根导线绞合的紧压圆形导体或分割导体。

4.根据权利要求1所述的一种超高压交联聚乙烯绝缘柔性电力电缆，其特征在于：所述半导电捆扎带（2）和所述导体屏蔽层（3）联合构成电缆的导体屏蔽结构。

5.根据权利要求1所述的一种超高压交联聚乙烯绝缘柔性电力电缆，其特征在于：所述导体屏蔽层（3）与所述绝缘屏蔽层（5）采用具有超光滑性能、高导电性能和热固特性的直流电缆专用半导材料制成。

6.根据权利要求1所述的一种超高压交联聚乙烯绝缘柔性电力电缆，其特征在于：所述绝缘层（4）采用直流电缆专用超洁净热固性交联聚乙烯绝缘料制成。

7.根据权利要求1所述的一种超高压交联聚乙烯绝缘柔性电力电缆，其特征在于：所述金属护层（7）采用皱纹铝护套或挤包合金铅护套中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种超高压交联聚乙烯绝缘柔性电力电缆，其特征在于：所述外半导电层（9）采用直接在所述绝缘外护层（8）上挤包或者均匀涂覆的半导电材料。

9.根据权利要求1所述的一种超高压交联聚乙烯绝缘柔性电力电缆，其特征在于：所述绝缘外护层（8）由以下重量份的组分组成：

氯化聚乙烯（CPE）8~12份，乙烯-辛烯共聚物弹性体（POE）18~21份，改性煅烧陶土25~30份，800#石蜡基橡胶油5~7份，活性氧化镁0.5~0.8份，超细滑石粉4~5份，活性氧化锌1~1.5份，环保稳定剂0.45~0.55份，微晶蜡1.5~2份，钛白粉0.7~0.8份，4,4′双（α,α二甲基苄基）二苯胺0.5~0.8份，过氧化二异丙苯1.5份，三聚氰酸三烯丙酯1.2~1.3份；所述乙烯-辛烯共聚物弹性体中辛烯单体的质量份数超过20%。

10.根据权利要求9所述的一种超高压交联聚乙烯绝缘柔性电力电缆，其特征在于：所述绝缘外护层（8）的制备工艺如下：

（1）先将氯化聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物弹性体按重量份在密炼机中混炼，氯化聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物弹性体按重量份在90~110℃密炼机中混炼4~5min；

（2）将800#石蜡基橡胶油、活性氧化镁、活性氧化锌、环保稳定剂、微晶蜡、钛白粉、防老剂4，4′双(α,α二甲基苄基)二苯胺，混炼；

（3）然后将改性煅烧陶土、超细滑石粉，混炼；密炼机排料，同时摆胶2~3次，然后滤橡；

（4）将过滤好的橡胶存放后将胶料重新放入密炼机混炼，同时加入硫化剂过氧化二异丙苯、硫化助剂三聚氰酸三烯丙酯混炼后排料，将混炼胶在开炼机上薄通，摆胶后，在三辊压延机上开条出片，橡页经过冷却辊冷却，经过粉箱后制得成品。