TWI391431B - Application of coating composition for 400KV XLPE ultra low voltage power cable - Google Patents

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Ta Lung Chou
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Feng Hsu Liu
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應用於400KV交連聚乙烯(XLPE)超高壓電力電纜之被覆層組合物
本發明為一種應用於400KV交連聚乙烯(XLPE)超高壓電力電纜之被覆層組合物，係適用於承載電壓最高為400千伏(KV)，並以交連聚乙烯(XLPE)作為絕緣層之電纜，特別指以PVC為被覆基材並導入奈米黏土和碳酸鈣等填充劑。
因電纜發展的技術愈來愈成熟，日新月異，而輸電電纜線路電力供應的品質及穩定，是社會經濟發展的重要因素之一，為了使電力供應的品質及穩定提高，加上人民要求對既設高壓輸電架空線地下化的壓力增加，使得供應超高壓電力之電纜成為世界潮流，其中電纜的被覆層對於電力供應的品質及穩定提高具有舉足輕重的影響，可在施工前後保護電纜芯線免受物理上的損害；確保電路傳輸品質，提供芯線良好存在環境；對觸電、雷擊、電蝕、化學腐蝕提供防護及對干擾遮蔽。基於上述，可知電纜被覆層之重要性，各家廠商莫不致力投入研發，因此有如中華民國專利公告號第00495534號之「耐燃性樹脂組成物及其製備方法」、第00524826號之「環保電纜線被覆組合物」，第I293081號之「難燃性乙烯系樹脂組成物及其用途」等電纜被覆層配方之研發成果出現。
然，上述之電纜被覆層配方，一般最高僅能製成161 KV級交連超高壓輸電電纜，若用於400KV之超高壓時，其被 覆層會有阻燃性變差、電阻率低，老化後抗張力差等缺點，因此有其改良必要。
爰此，基於習知電纜被覆層配方之不足，本發明提供一種應用於400KV交連聚乙烯(XLPE)超高壓電力電纜之被覆層組合物，係適用於承載電壓最高為400千伏(KV)，並以交連聚乙烯(XLPE)作為絕緣層之電纜，藉由PVC為被覆基材並導入奈米黏土和碳酸鈣等填充劑，製成能承受400千伏超高電壓，同時兼具阻燃性高、機械強度高及高絕緣性之電纜被覆層。
本發明為一種應用於400KV交連聚乙烯(XLPE)超高壓電力電纜之被覆層組合物，係包括：47-60重量%之聚氯乙烯、1-2重量%之黏土、0.1-1重量%之碳黑、10-20重量%之碳酸鈣、1-5重量%綜合安定劑以及20-25重量%之鄰苯二甲酸鹽。
上述之應用於400KV交連聚乙烯(XLPE)超高壓電力電纜之被覆層組合物，黏土係有機改質黏土。
上述之應用於400KV交連聚乙烯(XLPE)超高壓電力電纜之被覆層組合物，鄰苯二甲酸鹽係鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP)。
本發明亦為一種如上述之應用於400KV交連聚乙烯(XLPE)超高壓電力電纜之被覆層組合物製成之電纜被覆層。
本發明亦為一種上述電纜被覆層之製備方法，係在具 有導體層及絕緣層之半成型電纜外設有一被覆層，包含下列步驟：
A.將聚氯乙烯粉體均勻分散並添加可塑劑及填充劑：47-60重量%之聚氯乙烯粉體升溫均勻分散，於60-70℃時加入可塑劑持續升溫，於90-100℃時加入添加劑及填充劑，充分混合均勻分散之混合物。
B.充分混合均勻分散之混合物進行製粒：前述充分混合均勻分散之混合物持續升溫至110-150℃呈熔融狀後製成顆粒並乾燥。
C.將半成型電纜經單層押出而形成被覆層：將半成型電纜導入含有單層之押出裝置，將其押出待冷卻後於半成型電纜外形成被覆層。
上述之電纜被覆層之製備方法，其中步驟A，可塑劑係指20-25重量%之鄰苯二甲酸鹽。
上述之電纜被覆層之製備方法，其中步驟A，添加劑係指0.1-1重量%之碳黑。
上述之電纜被覆層之製備方法，其中步驟A，添加劑係指1-5重量%綜合安定劑。
上述之電纜被覆層之製備方法，其中步驟A，填充劑係指1-2重量%之黏土及10-20重量%之碳酸鈣。
上述之電纜被覆層之製備方法，其中步驟C，押出裝置之溫度設定控制在176-190℃。
本發明具有下列優點：
1.本發明之被覆層組合物藉由黏土及碳酸鈣作為主要 填充劑，製成之被覆層阻燃性高、成碳性佳(可避免持續燃燒)、不易點燃、無熔滴、抗遷移(可避免延燒)、減少有機或無機阻燃劑的添加量等阻燃方面之優點。
2.本發明所製出之被覆層具有機械強度高、加工性能佳及絕緣性高等優點。
3.本發明之電纜被覆層製造方法，係以高剪切力融熔押出方式形成被覆層。
本發明之較佳實施例，為一種應用於400KV交連聚乙烯(XLPE)超高壓電力電纜之被覆層組合物，係包括：
50-60重量%之聚氯乙烯，本實施例採用S65規格之聚氯乙烯，具有耐酸、耐鹼、防油、防水等特性，使被包覆之電纜不受雷電、風害等外因的損害，可以鋪設在地下(直埋)、隧道、水中或海底。
1-2重量%之黏土，係為填充劑，該黏土係為經有機改質而成，具有阻隔氧氣，提高絕緣性質及熱的傳遞之功效。
0.1-1重量%之碳黑，作為添加劑，本實施例採用規格為330R之碳黑，係增加被覆層之硬度、抗張強度、耐磨性及抗撕裂性等，又碳黑顏色極黑、被覆力極強，亦為理想之黑色顏料。
10-17重量%之碳酸鈣，作為無機填充劑，其填充量高與黏土複配可有效降低阻燃劑的添加量，避免因阻燃劑的大量加入而損害材料的力學性能。
1-5重量%綜合安定劑，作為添加劑，抑制PVC內之少 量遊離氯離子分解。
20-25重量%之鄰苯二甲酸鹽，作為可塑劑，本實施例採用鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP)，主要目的在調整被覆層之軟硬度，提高耐寒絕緣等作用。
如第一圖之方法流程圖所示，係利用本實施例之應用於400KV交連聚乙烯(XLPE)超高壓電力電纜之被覆層組合物可製成電纜被覆層，係在具有導體層及絕緣層之半成型電纜外設有一被覆層，其製備方法包含下列步驟：
A.將聚氯乙烯粉體均勻分散並添加可塑劑及填充劑：於製粒機內將50-60重量%之聚氯乙烯粉體升溫均勻分散，於60-70℃時加入20-25重量%之鄰苯二甲酸鹽，持續升溫，於90-100℃時加入0.1-1重量%之碳黑及1-5重量%綜合安定劑，充分混合攪拌成均勻分散之混合物。
B.均勻分散之混合物進行製粒：前述均勻分散之混合物持續升溫至110-150℃後製成顆粒並乾燥，藉此將前述聚乙烯粉體、鄰苯二甲酸鹽、碳黑及1-5重量%綜合安定劑等多種成份均勻地混合在一起，並有良好的流動性，以利後續製程進行。
C.將半成型電纜經單層押出而形成被覆層：將半成型電纜導入含有單層之押出裝置，將其押出待冷卻後於半成型電纜外形成被覆層，其中押出裝置之溫度設定控制在176-190℃，轉速控制在26rpm，推進速度控制在1.5m/min。
將本實施例製出之電纜被覆層及一般習知用於161KV超高壓電纜之被覆層物性加以比較，如下表所示：
由上表可知，本實施例之電纜被覆層其體固比161KV之電纜被覆層高10倍，且其老化試驗成果較161KV之電纜被覆層為佳，而本實施例之電纜被覆層更具有阻燃性高，機械強度高、加工性能佳及絕緣性高等優點且成本低廉兼具環保性，確實為能製出供電穩定、品質良好之400KV交連聚乙烯(XLPE)超高壓電力電纜之被覆層組合物。
第一圖為本發明實施例製出電纜被覆層之方法流程圖。

Claims (6)

  1. 一種應用於400KV交連聚乙烯(XLPE)超高壓電力電纜之被覆層組合物，係包括：47-60重量%之聚氯乙烯、1-2重量%之黏土、0.1-1重量%之碳黑、10-20重量%之碳酸鈣、1-5重量%綜合安定劑以及20-25重量%之鄰苯二甲酸鹽。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之應用於400KV交連聚乙烯(XLPE)超高壓電力電纜之被覆層組合物，其中黏土係有機改質黏土。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之應用於400KV交連聚乙烯(XLPE)超高壓電力電纜之被覆層組合物，其中鄰苯二甲酸鹽係鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP)。
  4. 一種如申請專利範圍第1項所述之應用於400KV交連聚乙烯(XLPE)超高壓電力電纜之被覆層組合物製成之電纜被覆層。
  5. 一種如申請專利範圍第4項所述之應用於400KV交連聚乙烯(XLPE)超高壓電力電纜被覆層之製備方法，係在具有導體層及絕緣層之半成型電纜外設有一被覆層，包含下列步驟：A.將聚氯乙烯粉體均勻分散並添加一可塑劑及一填充劑，其中該可塑劑包含有20-25重量%之鄰苯二甲酸鹽，該填充劑包含有1-2重量%之黏土及10-17重量%之碳酸鈣：47-60重量%之聚氯乙烯粉體升溫均勻分散，於60-70℃時加入可塑劑持續升溫，於90-100℃時加入一添加劑及該填 充劑，其中該添加劑包含有0.1-1重量%之碳黑及1-5重量%之綜合安定劑，並充分混合成均勻分散之混合物；B.均勻分散之混合物進行製粒：前述均勻分散之混合物持續升溫至110-150℃後製成顆粒並乾燥；C.將半成型電纜經單層押出而形成被覆層：將半成型電纜導入含有單層之押出裝置，將其押出待冷卻後於半成型電纜外形成被覆層。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之應用於400KV交連聚乙烯(XLPE)超高壓電力電纜被覆層之製備方法，其中步驟C，押出裝置之溫度設定控制在176-190℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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TW200508302A (en) * 2003-04-16 2005-03-01 Idemitsu Petrochemical Co Polyolefin-based resin composition and combination of resin molded articles using the same
TW200640961A (en) * 2005-03-17 2006-12-01 Dow Global Technologies Inc Polymer blends from interpolymers of ethylene/α -olefins and flexible molded articles made therefrom

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