CN1929042B

CN1929042B - 耐高温防腐蚀高压软电缆

Info

Publication number: CN1929042B
Application number: CN200510094254A
Authority: CN
Inventors: 陆正荣; 彭小弟; 胡清平
Original assignee: Far East Cable Co Ltd
Current assignee: Far East Cable Co Ltd
Priority date: 2005-09-05
Filing date: 2005-09-05
Publication date: 2010-05-05
Anticipated expiration: 2025-09-05
Also published as: CN1929042A

Abstract

本发明是关于对高压电缆的改进，尤其涉及一种耐温范围宽，防腐性能优，柔软性好，弯曲半径小的耐高温防腐蚀高压软电缆，其特征是导体为细铜丝绞合软导体，绝缘、半导电导体屏蔽和绝缘屏蔽基料为甲基乙烯基硅橡胶，导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽一次挤包，金属屏蔽为细铜丝编织网，外护套为硅橡胶或聚四氟乙烯护套。所得6-35kV高压电缆，耐温及耐寒性均得到较大提高，可在-60～180℃温度范围长期使用，同时还提高了电缆传输容量，在同等传输容量下，可以节约铜导体20-40％，绝缘层厚度较同电压等级的交联聚乙烯下降10％左右，电缆弯曲半径仅为电缆外径的6倍。

Description

耐高温防腐蚀高压软电缆

技术领域

本发明是关于对高压电缆的改进，尤其涉及一种耐温范围宽，防腐性能优，柔软性好，弯曲半径小的耐高温防腐蚀高压软电缆。

背景技术

目前常用的10kV电压等级的高压电缆，主要执行GB/T 12706-2002标准，采用1、2类硬导体，及交联聚乙烯或乙丙橡胶作绝缘材料，绝缘两面采用该基料组成的半导电屏蔽层，外加铜带绕包屏蔽层和聚氯乙烯外护套。此种电缆的不足：第一电缆耐温范围窄、耐温等级低，长期最高允许工作温度通常为90℃左右，不能用于较高环境温度长期工作，使用局限性大；第二，交联聚乙烯绝缘本身硬度大，柔软性欠佳，弯曲性能差，尤其是交联聚乙烯绝缘在经多次弯曲后会造成绝缘电性能的降低，因此难以制成弯曲柔软性好的高压电缆，加上电缆采用硬导体，及铜带绕包屏蔽，电缆弯曲半径较大，一般至少需12倍电缆直径以上，给安装、使用带来不便；第三，交联聚乙烯树脂在交流高压电场作用下，容易产生树枝放电，损坏绝缘，会缩短使用寿命；第四，此绝缘厚度大，不仅用材多，绝缘层相对较厚，而且电缆外径大，造成敷设空间大，增加了敷设成本。另外，交联聚乙烯为热塑性材料，挤包、硫化时容易在重力作用下产生偏心，生产中许多控制系统和电缆搓动系统都是围绕克服偏心问题而增加，制造设备投资大，并且硫化过程需要惰性气体保护，因此电缆生产成本较高。

中国专利CN1431665A公开的发电机和变压器用柔软高压绕组电缆，其结构为中心导体、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、铜丝屏蔽层和导电外护套，其中导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层采用二元乙丙橡胶为主的材料制成。虽然绝缘的柔软弯曲性能得到改善，弯曲为6倍电缆直径，然而二元乙丙橡胶耐温等级较低，长期最高工作温度仍然只有90℃左右，并且因为电机、变压器绕组，耐压不会很高。此外，二元乙丙橡胶需蒸汽加压硫化，工艺相对复杂，需增加配套锅炉房和输送蒸汽管道，生产投资较大。

中国专利CN2414497公开的耐高压硅橡胶扁平电缆，结构采用镀锡铜线导体、半导体绕包屏蔽层、硅橡胶绝缘层、绕包屏蔽层、镀锡铜线屏蔽层、硅橡胶护层。此电缆采用硅橡胶作绝缘，耐温性能及柔软性有所提高，但内外半导电屏蔽层因采用绕包结构，存在间隙，在高压高电场作用下，绝缘与内外半导电屏蔽层界面会发生局部放电，从而造成绝缘层的损坏，运行不稳定，使用寿命较短，并且也不能用于较高电压如10KV以上。

因目前电缆中使用的硅橡胶绝缘通常为二甲基硅橡胶，其在硫化过程中，硅橡胶本身的疏水性和硫化过程中产生的硫化副产物，易使绝缘在硫化过程中产生气泡。而此气泡的存在会造成绝缘在高电场作用下，降低绝缘性能，并产生局部放电，损坏绝缘。因此只能用于绝缘厚度较薄的低压电缆。所以目前硅橡胶绝缘电缆，电压等级均为小于1kv的低压电缆，难以直接用于绝缘要求较厚的高压(例如3.6/6KV及以上，特别是10KV及以上)电缆。

因此到目前为止，电压等级为6-35kV的高压电缆，其绝缘只有交联聚乙烯或乙丙橡胶，由此造成该电压等级电缆柔软弯曲性、长期工作温度范围都没有改变，不能满足某些特定场合使用要求，而且上述问题一直未能得到有效改进，因此仍有值得改进的地方.

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种工作温度高，耐高温及防腐蚀性能优，柔软性好，弯曲半径小的耐高温防腐蚀高压软电缆。

本发明目的实现，主要改进是电缆绝缘、屏蔽基料、护套均采用硅橡胶，其中绝缘及屏蔽基料采用甲基乙烯基硅橡胶，再辅以细铜丝绞合导体，及编织网屏蔽，使电缆的柔软度(弯曲性)、耐温性、防腐性和耐压都得到协调共同提高。具体说，本发明耐高温防腐蚀高压软电缆，包括导体、导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽、金属屏蔽、外护套，其特征在于所说导体为细铜丝绞合软导体，所说绝缘、半导电导体屏蔽和绝缘屏蔽基料为甲基乙烯基硅橡胶，所说导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽一次挤包，所说金属屏蔽为细铜丝编织网，所说外护套为硅橡胶或聚四氟乙烯护套。

本发明所述细铜丝绞合软导体，其导体细铜丝及屏蔽编织铜丝较好采用镀锡铜丝，有利于提高铜导体的抗高温氧化能力，延长在高温环境中的使用寿命。

本发明通过试验选择的甲基乙烯基硅橡胶，为在硅橡胶分子侧链上引入少量乙烯基制成，经在电缆绝缘中试用表明，大大改善了硅橡胶的硫化加工性能，不仅具有二甲基硅橡胶原有优异性能，而且侧链上有不饱和键，在硫化过程中减少了硫化时产生气泡，提高了稳定性，因而可以制作绝缘要求较厚的高压电缆。其次，较二甲基硅橡胶容易硫化，并具有较小的压缩永久变形，较好的耐溶剂膨胀性和耐高压蒸汽稳定性以及优良的耐寒性。开创了硅橡胶绝缘在高压电缆中应用先河。

半导电硅橡胶，即在硅橡胶中掺入导电微粉体制得，本发明经试验，一种较好为采用如下配方制得半导电硅橡胶，甲基乙烯基硅橡胶树脂100份，有机过氧化物硫化剂(例如但不限于双(2，4-二氯化苯甲酰)(DCPB)、2，5-二甲基2，5-二-(叔丁基过氧)己烷(2，5B)、过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化苯甲酰(BP)、过苯甲酸叔丁酯(TBPB)、二枯基过氧化物等)0.5～1.5份，导电炭黑20～40份，硅油系列软化剂10～20份。此外，本发明半导电材料中还可以加入其他一些添加材料，例如补强剂、抗氧剂，使半导电层增强相应性能。本发明中加入补强剂，不仅具有增加材料强度功能，而且也是一种低成本填充料，有利于降低半导电层的成本；抗氧剂，可以起到防老化延长使用寿命作用。

电缆外护套，可以根据使用场合要求，选择硅橡胶或聚四氟乙烯，以适应不同使用要求。硅橡胶护套可以采用各种硅橡胶，无特别限定要求。

本发明耐高温防腐蚀高压软电缆，在6-35kV高压电缆中首次采用甲基乙烯基硅橡胶绝缘和屏蔽基料，及细铜丝(尤其是镀锡铜丝)绞合软导体、以及编织金属屏蔽，硅橡胶护套综合协调措施.不仅开创了高压硅橡胶绝缘电缆先河，而且所得高压电缆具有：电缆的耐温及耐寒性均得到较大提高，工作温度范围宽，可在-60～180℃温度范围长期使用，扩大了电缆使用范围；电缆耐环境温度提高，也提高了电缆传输容量，在同等传输容量下，可以节约铜导体20-40％；电缆的耐化学腐蚀性能也有较大提高，可以用于一些原来难以应用腐蚀场合；同时还提高了高压电缆的柔软性，电缆弯曲半径仅为电缆外径的6倍.其次，导体及金属屏蔽层采用镀锡细铜丝，确保了导体及屏蔽在高温下不被氧化，可以延长在高温环境中使用寿命；绝缘及内外半导电屏蔽三层一次挤出，不仅层间融合性好，无间隙，减少了绝缘层的杂质或气隙的混入，大大改善了局放性能，提高了电气绝缘性能，绝缘层厚度较同电压等级的交联聚乙烯下降10％左右，减小了电缆直径面积，有利于敷设.再就是，硅橡胶为热固性材料，在硫化过程中不会产生因重力作用而造成的绝缘偏心，生产设备简单，并且只需加温硫化，工艺简单，大大降低了电缆的生产成本.本发明电缆，可做成6-35kV电压等级的耐高温防腐蚀高压软电缆，其电缆可以做成单芯，也可以做成多芯，可以敷设在室内、电缆沟、电缆管道、电缆桥架或地形较为复杂的场合.

以下结合几个具体实施方式，进一步说明本发明。

附图说明

图1为本发明第一实施例单芯高压软电缆截面结构示意图。

图2为本发明第二实施例三芯高压软电缆截面结构示意图

具体实施方式

实施例1：参见图1，10KV耐高温防腐蚀高压单芯软电缆，导体1由若干镀锡细铜丝7绞合而成，导体外依次为半导电硅橡胶导体屏蔽2，厚3.0mm硅橡胶绝缘3、半导电硅橡胶绝缘屏蔽4、镀锡铜丝编织屏蔽5，硅橡胶护套6。其中硅橡胶绝缘、半导电硅橡胶基料为甲基乙烯基硅橡胶，导体屏蔽、绝缘、屏蔽绝缘一次挤包而成，按通常硅橡胶硫化工艺硫化。半导电硅橡胶料采用实施例3-5所述。

实施例2：参见图2，10KV耐高温防腐蚀高压三芯软电缆，如实施例1所述，各线芯导体1由若干镀锡细铜丝7绞合而成，导体外依次为半导电硅橡胶导体屏蔽2，厚3.0mm硅橡胶绝缘3、半导电硅橡胶绝缘屏蔽4、镀锡铜丝编织屏蔽5组成，三根线芯按等三角形排列，绝缘线芯间充填玻璃丝填充。

实施例3：半导电硅橡胶，由甲基乙烯基硅橡胶100份；双(2，4-二氯化苯甲酰)硫化剂1.0份；导电炭黑20份；羟基硅油10份；气相法白钛碳黑20份；二苯基硅二醇2份，三氧化二铁5份，混合按制胶片工艺制成橡胶皮备用。所得半导电硅橡胶体积电阻率为72Ω*cm。

实施例4：半导电硅橡胶，由甲基乙烯基硅橡胶100份；双(2，4-二氯化苯甲酰)1.0份；导电炭黑30份；羟基硅油15份；气相法白钛碳黑20份；二苯基硅二醇2份，三氧化二铁5份。所得半导电硅橡胶体积电阻率为95Ω*cm。

实施例5：半导电硅橡胶，由甲基乙烯基硅橡胶100份；双(2，4-二氯化苯甲酰)1.0份；导电炭黑40份；羟基硅油20份；气相法白钛碳黑20份；二苯基硅二醇2份，三氧化二铁5份。所得半导电硅橡胶体积电阻率为110Ω*cm。

此外，护套材料还可以采用聚四氟乙烯，进一步提高电缆的耐环境温度和机械强度；硫化剂还可以选择其他有机过氧化物硫化剂，以及其他功能添加剂。

为描述方便，本发明所说高压电缆是指电压等级为6-35kV。

Claims

1.耐高温防腐蚀高压软电缆，包括导体、半导电导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽、金属屏蔽、外护套，其特征在于所说导体为细铜丝绞合软导体，所说绝缘、半导电导体屏蔽和绝缘屏蔽基料为甲基乙烯基硅橡胶，所说半导电导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽一次挤包，所说金属屏蔽为细铜丝编织网，所说外护套为硅橡胶或聚四氟乙烯护套。

2.根据权利要求1所述耐高温防腐蚀高压软电缆，其特征在于所说半导电导体屏蔽和绝缘屏蔽，基本由甲基乙烯基硅橡胶树脂100份，有机过氧化物硫化剂0.5-1.5份，导电炭黑20-40份，硅油软化剂10-20份组成。

3.根据权利要求2所述耐高温防腐蚀高压软电缆，其特征在于所说半导电导体屏蔽和绝缘屏蔽还加入20-30份补强剂、0.5-5份抗氧剂。

4.根据权利要求1、2或3所述耐高温防腐蚀高压软电缆，其特征在于所说硅橡胶绝缘厚度为2.0-6.0mm。

5.根据权利要求4所述耐高温防腐蚀高压软电缆，其特征在于所说细铜丝为镀锡铜丝。