CN1085383C

CN1085383C - 水不渗透的动力传输电缆

Info

Publication number: CN1085383C
Application number: CN95197903A
Authority: CN
Inventors: 克拉伦斯·S·弗里曼
Original assignee: CLARENCA S FREEMAN
Current assignee: CLARENCA S FREEMAN
Priority date: 1995-05-09
Filing date: 1995-05-09
Publication date: 2002-05-22
Anticipated expiration: 2015-05-09
Also published as: CN1187899A

Abstract

公开了一种动力传输电缆(10)以及制造这种电缆的方法，该电缆包括第一种(44)和第二种(20)填料化合物，该填料化合物的作用是防止因水份透过电缆(10)的聚乙烯覆盖层(14)渗入到电缆内部而使其性能降低，而且该填料化合物在高温下不熔化。第一种填料化合物(44)包含在其中分散有水反应性聚合物的凝胶基质，并充填到电缆外套(14)的内侧和环绕导线(12)的金属屏蔽层(38)的外侧的空间中。第二种填料化合物(20)包含凝胶基质和水反应性聚合物、以及使第二化合物导电的材料，并充填到导线(12)与环绕导线的绝缘层(30)之间的空间内，或者在电缆(10)为多股导线或导线束(12)的情况下，充填到各股导线之间以及导线束(12)与绝缘层(30)之间的空间内。

Description

水不渗透的动力传输电缆和其制备方法

本发明涉及一种交流电(AC)动力传输电缆。更具体地说，本发明所提供的动力电缆不会象传统的动力传输电缆那样由于水的侵入而使绝缘性能受到破坏。

水渗透到动力传输电缆中而破坏其绝缘性能的(令人头疼的)现象已有很多记载。简单地说，这种现象是由于水蒸汽透过动力电缆的聚乙烯绝缘层进入其内部并凝结在聚乙烯绝缘屏蔽层内部。这种积聚起来的凝结水促成了电化学反应从而导致电缆的性能下降，这在美国专利5,010,209和对应的欧洲专利申请EP 0416 728 A2中已有更完整的论述。该专利文献介绍了有关解决美国专利4,703,132中举出的众所周知问题的一些尝试。虽然上述美国专利和欧洲专利申请所提出的问题已众所周知并企图加以克服，但问题一直未获得解决。本发明是针对同一问题的并对上一段所列专利文件中采用的方法加以改进。具体地讲，美国专利4,703,132叙述了一种填料化合物和包含有这种填料化合物的电缆，该填料化合物由一种低分子量并掺入少量微粒材料的橡胶组成，它在吸收水份后溶胀，且质地足够柔软，勿须使用挤出设备便可涂到导体上。如该专利所表明的那样，填料化合物被涂到导线上，缠绕在一起形成同心层，然后当带有填料化合物的导线被绞在一起时，导线束的外表面被一种传统的半导体应力控制层通过挤出覆盖起来，该应力控制层将导线外层中的空隙完全填满。然后涂上一层填有半导体橡胶的胶带，再下面是挤出的绝缘层，和在该专利的第二栏内均作了详细说明的其他层。

当专利4,703,132所述的填料化合物被涂在导线的一层上时，可将在其上涂有这种填料化合物的导线层通过装有可水溶胀的材料微粒的容器，并以将微粒粘附在暴露的填料化合物上的方式把它们吹散，这样来把该填料化合物暴露于可水溶胀材料的微粒中。该专利的第三栏还建议可将可水溶胀的粉末与该填料化合物混合在一起并以同样方式涂覆到导体上。然而，该专利并未介绍如何制造这种混合物以及填料化合物与粉末的混合物如何借助于填料化合物的高疏水性能而解决前述问题。实际上，填料化合物具有如此的疏水特性，使得它阻止了粉末状水吸收剂与水之间的相互作用。

虽然在参考文献中所述发明曾声明其目的是要克服有上述特点的棘手问题，但是美国专利5,010,209的存在清楚表明事实并非如此，5,010,209颁布给与专利4,703,132相同的组织并也论及同样的棘手问题。专利5,010,209公开了对相同的填料化合物和可水溶胀的材料的应用，但采用的是所谓螺旋延伸金属元件，它环绕着绝缘屏蔽层，而每一个金属元件至少在其邻近边缘带有可水溶胀材料的微粒。正如专利4,703,132没有提供解决该棘手问题的办法一样，专利5,010,209也未能提供其解决办法。

美国专利4,703,132所述的电缆在制造上也还存在问题。当这种电缆的聚乙烯覆盖层或外套被挤出到已涂有填料化合物的导体上时，温度可高到足以熔化涂覆在导体外面的填料化合物(带有或者不带有该专利所述的可水溶胀材料)。因此有必要在制造过程中采取一些步骤保护填料化合物使其不暴露在这样高的温度下或者采用不熔化的填料化合物。

按照本发明提供了动力传输电缆，至少包含一根中心导线；一层环绕该导线的绝缘层；一层覆盖在该绝缘层上的金属和/或塑料屏蔽层；一层环绕在该屏蔽层上的聚合物覆盖层；位于所述聚合物覆盖层和所述屏蔽层之间的第一种填料化合物；以及位于所述中心导线和所述的绝缘层之间的第二种填料化合物，其中第一种填料化合物包含在其中分散有水反应性聚合物的介电凝胶，且所述的第二种填料化合物含有分散在其中的水反应性聚合物凝胶及导电或半导体材料。

优选该电缆中含有多根中心导线并具有置于这些导线之间空间内的第二种填料化合物。第一种填料化合物和第二种填料化合物的凝胶中可含有油和增稠剂。

优选，屏蔽层是金属材料而聚合物覆盖层是聚乙烯。

本发明还提供了一种制造动力传输电缆的方法，它包括以下步骤：制备第一种填料化合物和第二种填料化合物，第一种填料化合物是将一种吸水性聚合物分散到一种受热不熔化的凝胶基质材料中而制成的，而第二种填料化合物则是将一种吸水性聚合物和一种半导电材料分散到一种受热不熔的凝胶基质材料中而制成的；将第二种填料化合物在压力下强制压入一容器内，并将一根或多根导线移动穿过容器中的受压填料化合物，即让导线通过容器的进口和出口，结果第二种填料化合物便被挤出到导线上和/或各导线之间的空间内，向该涂布绝缘层、金属和/或塑料屏蔽层以及外部聚合物覆盖层，并用第一种填料化合物填充屏蔽层外侧和外部聚合物覆盖层内侧的空间。

已经发现，本发明优选的实施方案所提供的动力传输电缆没有遭受尚未解决的由于潮气的侵入而使动力传输电缆的绝缘性能降低这一问题的侵扰。优选的电缆被充填了一种组合物，它在绝缘物质被挤出到电缆上的温度下不会熔化。本发明的一个优选实施方案包括一条电缆，具有：一根或多根芯线、一层环绕该导线的绝缘层、一层环绕该绝缘层的金属和/或塑料屏蔽层、一层挤出到该屏蔽层上的聚合物覆盖层、以及两种填料化合物。在聚合物覆盖层内侧与金属或塑料屏蔽层外侧之间的空间内用第一填料化合物充填，这种填料化合物包含了一种受热不熔的介电凝胶基质和一种吸水性聚合物，该吸水性聚合物是一种超级型吸收剂，包含了含有侧离子基的聚合物主链。各根导线之间的空间以及导线与最里面的金属或塑料屏蔽层之间的空间内用第二种填料化合物充填，一般来说，它所包含的是与第一种填料化合物相同的材料，具体的讲是在其中分散有吸水性聚合物的受热不熔的凝胶基质，以及还包含了一种导电或半导体材料。

现在以举例的方式参照附图对本发明加以说明：

图1是表示本发明的用来制造含有凝胶化合物的动力传输电缆的方法和设备的示意图，以及

图2是用图1所示的设备来制造的某一种型式的动力电缆的剖开透视图。

正如将要说明的，本发明提供了一种含有两种填料化合物的电缆。每一种填料化合物都包含了一种分散在其中的水反应性聚合物的凝胶。这两种填料化合物中的第二种中还包含了一种半导电或者导电的材料。

本发明电缆的第一种和第二种填料化合物两者中的凝胶，如前面提到的用于这类电缆的填料化合物，其特点是疏水性，因此它在电缆中形成了对水的扩散和/或迁移的最初阻碍。然而，当水存在时，本发明优选实施方案的电缆凝胶中的细粉状聚合物颗粒便向与凝胶基质相邻近的水中迁移。这种效应可通过将某种亲水性物质加到凝胶中而加强，它使得吸水性聚合物释放出来去吸附水，这是水分子和吸水性聚合物的离子基之间的电化学吸引的缘故。当水一旦与从凝胶中释放出来的聚合物相接触，由于水与聚合物的结合而形成一种高粘度的物质，从而使得在动力传输电缆内通常处在流体静压力下的流体的运动成为不可能。聚合物对透过绝缘层的凝结和聚集在某处的水份的吸附将导致在该处产生高粘度物质的堆积，通过在内部产生的反压力有效地阻止水蒸汽进一步穿透(继而再凝结)聚乙烯绝缘层，从而阻止了前述令人头疼现象的发生，否则这种现象就会由于额外水份的聚积而出现。

因此，本发明利用在聚乙烯内存在聚集和凝结的水来解决前述棘手问题。它确实在克服该问题的方式上作了根本的改变，例如它提供了一种含有填料化合物的电缆，不是采用以前在现有技术电缆中所常用的办法将水份排除在电缆以外或将水份吸走，而是认识到水份以水蒸汽的形式渗入到电缆内是不可避免的，当这种现象果真出现时，利用存在的水来产生一种反向压力壁垒，由此来阻止凝结水在该处进一步聚集，从而避免了麻烦问题的出现。

适合于用作本发明电缆填料化合物的吸水性聚合物是那些具有侧离子基的主链，该侧离子基附着在聚合链上，优选是非天然存在的单体的聚合物，使得它对细菌降解不太敏感。该离子基可以是羧酸盐、硫酸盐、磷酸盐、磺酸盐、膦酸盐、氨，或者任何暴露在水中时能成为带电体的其他基团。其中优选聚羧酸盐。优选的羧酸盐聚合物是由下列物质制成的：非饱和的α，β-乙烯单和双羧酸及/或酸酐，如丙烯酸、α-甲基丙烯酸、β-甲基丙烯酸、马来酸、福马酸以及各自的马来酸酐和福马酸酐。特别成功的是采用二丙烯酸酯聚合物，通常称之为聚丙烯酸或丙烯酸，以及它们的衍生物，它们的阴离子羧酸根当暴露在含水条件下时，沿着聚合物链产生很强的负电荷。可以采用这些聚合物盐类的多种离子形式，它们当中包括、但不限于：碱金属，如锂、钠、钾；或者碱土金属，如镁、钙、锶、钡、锌或铝。所用的盐取决于附着在聚合物主链上的阴离子基的化学价。这类聚丙烯酸衍生物的聚合物可以从多个厂家获得，其中包括DOW化学公司，Stockhausen股份有限公司以及Hoechst纤烷丝化学公司等。

虽然优选的吸水性聚合物为聚羧酸盐，但是其他一些具有连在聚合物主链上的离子基的超吸收性聚合物使用起来效果也不错，它们包括：丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、三乙基和/或四乙基乙二醇、丙烯酸酯，以及这些聚合物的淀粉接枝聚合物如淀粉聚丙烯腈接枝聚合物、纤维素及纤维素的衍生物如羧酸甲基纤维素等。除了上面已列出的厂家外，这类聚合物也可以从Proctor & Gamble公司和谷物加工公司获得。这类聚合物在许多专利中都曾经作过介绍，在下列专利文献(但不限于这些文献)中对吸水性聚合物曾有阐述：

美国专利号：

3,589,364 4,442,173 欧洲专利申请号：158,959

3,661,815 4,443,312

3,669,103 4,446,261 日本专利申请号：

3,880,751 4,497,930 5.125.871

4,105,033 4,626,063 59-3299

4,129,544 4,690,971

4,295,987 4,849,484虽然将纤维素及纤维素衍生物的聚合物分散到凝胶基质中形成用于本发明的填料组合物时以上述方式起作用，但在经过一段时间以后这类聚合物有可生物降解。因此，非天然存在的单体的聚合物由于它们的生物降解作用很弱而被统称为”无生物降解的”聚合物，在本说明书中它们比纤维素及纤维素衍生物的聚合物优选加以使用。例如，前述的聚丙烯酸聚合物及其衍生物经过若干年后仍然具有抗降解能力；试验表明这类聚合物经过一年没有出现任何降解现象。

吸水性聚合物按填料化合物重量的大约5％至大约33.3％的浓度掺入到本发明电缆的填料化合物中，具体的浓度取决于所选用的特定聚合物。虽然组合物中所含聚合物的浓度处在上述比例范围的两端时均能获得满意的结果(因此使用“大约”这个词来描述该范围)，但浓度优选为约以10％至15％。作为一般准则，如果是使用纤维素聚合物或纤维素衍生物的聚合物，则优选采用更高浓度的聚合物浓度。

有多种组合物被用作凝胶基质。该基质应该使聚合物完全均匀地分布在凝胶中。下面将要对凝胶的粘度变化作一说明，它取决于多种因素，包括将填料化合物引入电缆所使用的方法。

用于填料化合物中的凝胶基质包括硅树脂、石油/碳氢化合物润滑油、高粘度的酯类、乙二醇、聚乙二醇、烯族烃及碳氟化合物。聚烯烃乙二醇、聚α-烯烃和聚异丁烯的混合物也可以使用，这类混合物与各种分子量的碳氢化合物润滑油优选用于本发明电缆填料化合物的凝胶基质。油类凝胶基质在使用中按重量计的浓度为大约40％至大约95是有利的，这部分取决于受热不熔增稠剂的使用。优选的浓度取决于特定的材料，按重量计为约40％至约85％。

疏水的凝胶基质使它具有一种涂布聚合物并实际上将聚合物与水隔绝的倾向。将少量的亲水性物质加到这类疏水性凝胶基质中来抵消这种倾向。亲水性物质好象提供了一条导管使水与水活性聚合物相接触，从而使得聚合物迁移到水中。有很多种材料适合于用作本发明电缆填料化合物中的亲水性物质(特别是下面将要提到的第二种填料化合物)，在使用中按重量计的百分比大约是从1％到大约15％。采用各种直链和支链结构的一元、二元和多元醇，包括各种聚烯烃乙二醇及其混合物和其衍生物、各种烷醇及其混合物和衍生物已取得了特别的成功。例如，用环氧乙烷和环氧丙烷无规取代的乙二醇、已二醇和聚烯烃乙二醇的共聚物如采用异丙基醇和2-乙基已醇一样都用得不错。其他适合于用作本发明电缆填料化合物中的亲水性物质包括：下面将要更详细说明的半导体材料、单烯和多烯的不饱和脂肪酸以及脂肪酸的混合物，如油酸、棕榈油酸、亚麻油酸、亚油酸，妥尔油(其中含有油酸)以及各种市场上可以购到的洗涤剂和表面活化剂以及洗涤剂和/或表面活化剂的混合物，如山梨酸酯单-9-十八烯酸酯聚氧-1，2-乙二基和2，4，5，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇的衍生物。

在本发明电缆填料化合物的凝胶基质中使用增稠剂对于获得所需的受热不熔化性能和粘度是有好处的。合适的增稠剂包括那些在本行业内众所周知的将石油和氟代烃油增稠的材料、凝胶和润滑脂如石蜡和凡士林、微球状聚乙烯、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯(S-EB-S)嵌段聚合物(如那些按照KRATON(壳牌化学公司)的商标购得的产品)、焦化硅石、亲有机物质的粘土如膨润土和锂蒙脱石、皂类如金属硬脂酸盐，以及尿素。

增稠剂所使用的量取决于所要求的粘度、增稠剂用在其中的特定液体以及被采用的某种增稠剂或几种增稠剂。通常，所用增稠剂的浓度按重量计为凝胶组合物的大约0.4％至大约24％。例如，如果将自身激活的亲有机物粘土如BARAGEL 3000(N.L.化学股份有限公司)作为增稠剂用于如油凝胶基质中，增稠剂的优选浓度按重量计为大约5％至大约10％之间。然而，将这类增稠剂的浓度定为从大约4％至大约15％已在使用中取得成功。如果石油烃，例如，脂肪族或环烷族的石蜡、或者两种石蜡的混合物的液态用于凝胶基质的增稠，则作为增稠剂加入的石蜡或凡士林的量优选在大约0.4％至大约12％的范围内。优选石蜡的平均分子量为200至1000，这类石蜡被用来制备填料化合物，其粘度取决于增稠剂所占的比例，一般在40℃时为5至200厘沲。

特别优选的增稠剂包含了上面列出的各种物质的混合物，这种混合式增稠剂可包括如占凝胶组合物总重量的大约4％到大约10％之间的亲有机物的粘土如膨润土、占总重量大约2.1到大约12％之间的石蜡或凡士林，占总重量大约0.5％到大约9.81％之间的焦化硅石、以及占总重量大约0.4％到大约18％的微球状乙烯(或聚乙烯)或S-EB-S嵌段聚合物。

本发明电缆填料化合物根据制造需要可以有各种不同的粘度。一般优选采用的凝胶粘度变化范围是在100℃时的大约2厘沲到40℃时的大约90,000厘沲。组合物的粘度只是根据使用的需要来进行选择的问题，因而没有必要局限在上述优选的粘度规格范围内。

前面几段叙述的用于本发明电缆中填充最外层聚乙烯外套或覆盖层内侧与环绕导体的最外层金属或塑料屏蔽层外侧之间的空间的填料化合物，在这里把它们称为第一种填料化合物。为了制备用于本发明电缆的第二种填料化合物，在用作第一种填料化合物的材料中加入一种使该材料具有导电性能的导体或半导体材料。第二种填料化合物是用于充填环绕导线、导线之上以及导线的外表面与最外金属或塑料屏蔽层内侧之间的空间的，或者在一条电缆包含多股导线的情况下，该第二种填料化合物则既充填各股导线之间的空间又充填导线束外侧与最外屏蔽层内侧之间的空间。

这类导电材料包括炭墨、石墨、硅石、滑石，二氧化钛以及其他在本行业内为人们所熟知的各种类型的粘土。在本发明的范围内还包括水溶性盐溶液这样一类材料，优选钠、钾、钙、镁、锰、铁和铜的卤化物、氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、亚硝酸盐、硝酸盐、亚硫酸盐、硫酸盐、亚磷酸盐及磷酸盐、特别优选的是碳酸镁、氯化镁、硫酸镁和磷酸镁溶液，以及钠盐和钙盐，如氯化钠和氯化钙、碳酸钠和碳酸钙、碳酸氢钠、醋酸钠、硅酸钠、柠檬酸钠、氟化钠和氟化钙、氟硅酸钠、磷酸钠、以及氢氧化钠和氢氧化钙的溶液。导电材料或半导体材料掺入到本发明电缆第二种填料化合物中的量取决于所采用的特定材料、用作填料化合物的油组分的材料、以及电缆运行参数所要求的导电特性。通常导电材料或半导体材料的使用量是按重量对重量的比来计算，即如果凝胶基质的油组分约为100份，则该种材料约为15至150份。

本发明电缆填料化合物除了具有吸水特性以外，还具有在200℃及更高的温度下不流动的特性。这样本发明的填料化合物就能经受住电缆在日光暴晒下和/或在大负荷输送电能时产生的高温而不会出现软化和粘度降低，而如果粘度一旦降低填料化合物就会沿着电缆流动(在电缆中有低点的部位)或者甚至从电缆中滴出。

下面是第一种和第二种填料化合物专用在本发明电缆中的应用举例。按照本发明制备的填料化合物的例子并非是对本发明应用范围的限制，而是对用来实施本发明的化合物的举例说明。

实施例1

对第一种填料化合物的制备是使用20重量份的聚异丁烯润滑油(AmocoINDOPOL L-100)，4 1/2重量份的聚α-烯烃和一重量份的聚烯烃乙二醇(Olin化学公司的POLY-G9150)。聚烯烃乙二醇是一种无规共聚物，含有75％的环氧乙烷和25％的环氧丙烷，其平均分子量为12,000到15,000，其羟基数为每克有5到10毫克的KOH。聚异丁烯在38℃时的粘度为210-227(按美国材料试验标准ASTMD-445)，粘度指数为95(ASTMD-567)。所采用的聚α-烯烃是一种由Mobil石油公司生产的长链聚α-烯烃SHF-61，在38℃时粘度为30.5(ASTM D-445)，粘度指数为132(ASTM D-2270)。举例所用的Mobil公司产品聚α-烯烃SHF-61是分子量为200至800典型烃。该SHF-61产品是1-癸烯的一种低聚物。聚α-烯烃有令人满意的粘度范围，从100℃时的2厘沲到40℃时的100厘沲。

将十二份生成的混合物与一份作为增稠剂的焦化硅石相混合。该生成的凝胶基质是由两份重量的凝胶物质和一份重量的吸水性聚合物搅拌而成，该聚合物为交联聚丙烯酸的部分钠盐，这里选用的是DOW化学公司生产的2-聚丙烯酸盐。实际上使用一种等同的填料化合物也能达到同样的结果，该填料化合物包含了以商标名FAVOR C96(由美国北卡罗林纳州Greensboro市的Stockhausen股份有限公司制造)出售的聚丙烯酸。当按照ASTM D150规定的程序试验时，该组合物呈现的特征为具有小于2.3的介电常数和大约为0.01的功耗因子，而当按照ASTM D357试验时，体积电阻系数大约为4.99×10¹²。当加热到200℃时该组合物不熔化，并有小于12分钟的水响应时间。

实施例2

按照实施例1所述的方法制备用于本发明电缆中的第一种填料化合物，其具有下列组分(重量份)：

DRAKEOL 34(Penreco公司) 610

REOMET 39(Ciba-Geigy公司) 2.5

BENTONE(膨润土)24(NL化学股份有限公司) 50

丙酮 10

AEROSIL R74(Degussa公司) 20

FAVOR C96(Stockhausen股份有限公司) 150

MICROTHENE FA 640(量子化学公司) 157.5

当按照实施例3所述的程序试验时，该组合物呈现的特征是：介电常数为2.12，体积电阻系数为5.91×10¹²，以及功耗因子为0.01。当该组合物加热到200℃时不熔化，并有小于10分钟的响应时间。

实施例3

聚酯也被用来制备本发明电缆的第一种填料化合物。聚酯的分子量为300至800，在40℃时粘度为25至100厘沲。聚酯与约10％至30％聚合物相混合。被采用的聚酯是三羟甲基丙烷、季戊四醇和三烯丙基苯六酸酯的酯，其试验结果与实施例2中的组合物的结果相似。

实施例4

用于本发明电缆中的第二种填料由下列成分(按总量百分比)混合而成：

70％油-橡胶共混物(见后)

8％ CABLO C800SF(Stockhausen)

5％ BARAGEL 3000(Rheox)

15％ 665级滑石(蒙大拿滑石公司)

2％ PHINTEX XE 2超导炭黑(Degussa公司)其中油-橡胶共混物由下列成分(按重量百分比)组成：

94.77％ N1500(Pennzoil)

3.3％ KRATON 1701(壳牌化学公司)

1.58％ IRGANOX 1035(Ciba-Geigy公司)

0.35％ IRGAMET 36(Ciba-Geigy公司)第二种填料化合物的吸水时间为11-12分钟，介电常数大于3.65，体积电阻系数小于5×10⁶，锥入度为152，在80℃时24小时后的油分离度为0.8％。

实施例5

用于本发明电缆中的第二种填料化合物由下列成分(按重量百分比)混合而成：

82％油-橡胶共混物(见实施例4)

5％ AEROSIL R74(Degussa公司)

8％ FAVOR C96(Stockhausen股份有限公司)

5％混合金属盐的水溶液该混合金属盐溶液由水和几种钙盐、钠盐和镁盐制成，所有这些盐类的总计浓度小于1％。当进行上述试验时，测得该组合物的介电常数为3.22，功耗因子为0.0321，体积电阻系数为71.89×10⁶。

实施例6

用于本发明电缆中的第二种填料化合物由下列组分(按重量百分比)混合而成：

77.5％油-橡胶共混物(见实施例4)

4.5％ AEROSIL R74(Degussa公司)

8％ FAVOR 900系列聚合物(Stockhausen公司)

10％混合金属盐水溶液(见实施例5)当进行上述试验时，测得该化合物的介电常数为3.78，功耗因子数为0.0356，体积电阻系数为28.7×10⁵。

实施例7

71.03％ N1500(Pennzoil)

2.47％ KRATON 1702(壳牌化学公司)

1.18％ IRGANOX 1035(Ciba-Geigy公司)

1.31％ IRGAMET 36(Ciba-Geigy公司)

4％ AEROSIL 200(Degussa公司)

8％ FAVOR 900系列聚合物(Stockhausen公司)

2％聚乙二醇

10％混合盐的水溶液(见实施例5)当进行上述试验时，测得该化合物的介电常数为6.95，功耗因子为0.2766，体积电阻系数为22.59×10⁶，水吸收时间大约为12秒。

* * * * *

现在来参看附图1，它示意地表示了制造本发明的包含有第一种和第二种填料化合物的动力传输电缆的方法和设备。该电缆如图2所示。这种由参考数字10标明的电缆，如本领域所共知的，在外套14内包含有多股缆线或导体12。

为了制造电缆10，导线12从固定在填充头支座18上的填充室16中拉过，在该室中，本发明电缆的第二种填料化合物20被挤压到含有电缆芯的导体12上。图1显示五条导体12进入到五个填充室16的每一个之中。填充室支座18上的填充室16又与该行业中一种常用型式的振动机24上的振动轴22相连接并被振动，填充室16中的五条导线通过一种本领域已知的精加工镶口(sizing insert)(图中未表示出)，于是，被挤出到每一条导线12上以及导线之间的空间内的第二种填料化合物的量就被标准化了。导线12离开振动机24上时，就被汇集到一起，这时一个常规的半导电体层26(可是一种塑料材料)就在由参考数字28所示意的填充段内(因为在本行业中是共知的)被绕到或挤出到填料化合物层上，半导电体层26构成了导线的应力控制层。随后层26被聚合物(如聚乙烯)绝缘层30环绕，该层是在挤出段32处被挤出到层26上的。第二填料化合物位于导体12之间的空间内，也位于导体12和绝缘层30之间的空间内。第二塑料应力控制层34也可在另一个挤压段34处被挤出到绝缘层30上，图中也已示意地表示出来。

随后用铜或铝箔(带)制成的金属屏蔽层38和40段以本行业共知的方法螺旋缠绕到已被束集在一起的且被绝缘过的和被填充过的导线四周上。此后，把被屏蔽过的导线送入安装在具有类似室16的填充室第二填充头42内，以便将第一种填料化合物44挤出到已被束集的、绝缘过的、填充过的和屏蔽过的电线12之上和四周。在离开填充头42之后，该电缆接着在挤出段46处通过挤出聚合物材料而形成的外套14来被包住。

用于本发明电缆的第二种填料化合物20在近似于室温的温度下用泵打到填充室16内并保持一定的压力以便将它挤出到导线12上。一种相似的排列和条件也用在第二填充头42处，便于第一种填料化合物44的挤出。

Claims

1.一条动力传输电缆(10)至少包含一条中心导线(12)；一层环绕该导线(12)的绝缘层(30)；一层覆盖在该绝缘层(30)上的金属和/或塑料屏蔽层(38)；一层环绕在该屏蔽层(38)上的聚合物覆盖层(14)；位于所述的聚合物覆盖层(14)与所述的屏蔽层(38)之间的第一种填料化合物(44)；位于所述的中心导线(12)和所述的绝缘层(30)之间的第二种填料化合物(20)；其特征在于：第一种填料化合物(44)包含在其中分散有水反应性聚合物的介电凝胶，而所述的第二种填料化合物(20)包含分散在其中的有水反应性聚合物的凝胶以及导电或者半导体材料。

2.按照权利要求1所述的电缆(10)，其中该电缆包含有多股中心导线(12)，并具有所述位于所述的这些导线(12)之间的空间内的所述第二种填料化合物(20)。

3.按照权利要求1所述的电缆(10)，其中在第一种填料化合物(44)和第二种填料化合物(20)的凝胶材料含有油和增稠剂。

4.按照权利要求1所述的电缆(10)，其中在第一种填料化合物(44)和第二种填料化合物(20)的凝胶材料含有油和增稠剂。

5.按照前面权利要求1-4中任一项所述的电缆(10)，其中该屏蔽层(38)是金属层。

6.按照前面权利要求1-4中任一项所述的电缆(10)，其中该聚合物覆盖层(41)的材料是聚乙烯。

7.按照前面权利要求5所述的电缆(10)，其中该聚合物覆盖层(41)的材料是聚乙烯。

8.制造一种动力传输电缆(10)的方法，包括以下步骤：制备第一和第二种填料化合物，制备第一种填料化合物是将一种吸水性聚合物分散到一种受热不熔化的凝胶基质中；而制备第二种填料化合物则是将一种吸水性聚合物和一种导电或半导体材料分散到一种受热不熔化的凝胶基质中；将第二种填料化合物在压力下强制压入一容器(16)内，并将一根或多根导线(12)移动穿过容器(16)中的受压填料化合物，即让导线(12)通过容器(16)的进口和出口，结果第二种填料化合物(20)便被挤出到导线(12)上和/或各导线(12)之间的空间内，再向其上涂布绝缘层(30)、金属和/或塑料屏蔽层(38)以及外部聚合物覆盖层(38)，并用第一种填料化合物(44)充填屏蔽层(38)外侧与外部聚合物覆盖层(14)内侧之间的空间。

9.按照权利要求8所述的方法，其中第一种填料化合物(44)和第二种填料化合物(20)的凝胶基质中含有油和增稠剂。