电力电缆用可剥离型半导体电绝缘屏蔽料研制.pdf
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1、 电力 电缆用可剥离型半导 电绝缘屏蔽料研制 北京 第 二电 缆 厂 孔宪武 哈尔 滨 电 工 学 院 陈 宇 弋 8 t 摘要 本文主要探讨采用 乙烯一 醋酸 乙烯醋( EL VAx) 与低 门尼粘度的三元 乙丙橡胶 并 用 , 添加超导电陛导电妒黑 N4 7 2及 中超耐磨妒黑 N2 2 0 , 以过氧化物作硫化荆 , 研制 开发橡皮 绝缘高压( 6 k V及以上) 电力电缆用可剥离型半导电鲍缘屏蔽料, 使其2 0 C体积电阻率 。 5 0 0 c m。经 实验验证, 该鲍缘屏蔽料在工艺及性能上完奎满足于电缆的生产和性能要求。 主 题 词 堡 塞奎 凌蛐 皇 丝 6 k V夏以 上 皇氅
2、堡 墨坚 茎 可 剥离 型 研帝 j 引 言 电力电缆的基本构造由铜或铝单线绞台 而成的导电线芯、 绝缘层和护套三部分组成。 在中、 、 高压 电力 电缆 ( 6 k V及 以上) 的结 构 中, 为了缓和电缆 内部 的电场应力集 中, 捎除 导 电线芯绞台的影响 , 均匀绝缘层表面电场 应力分布, 改善电缆内部电场的径向分布以 提高电缆 的电气强度, 要求在导 电线芯和绝 缘层之间 、 绝缘层和护套层之间分别加有一 层半导电屏蔽层 , 分别称为导体屏蔽和绝缘 屏蔽。从改善 电缆的长期运行能力 的电气性 能和安全、 可靠性能考虑 , 现代电缆结构和工 艺中要求导体屏 蔽层应是粘接 型的, 而绝
3、缘 屏蔽层刚必须具备可剥离性 , 并采用挤包工 艺。 在以往的研究 中 , 人们往往采用含卤类 高聚物如氯丁橡胶、 氯磺化 聚乙烯或氯化 聚 乙烯 , 以提高屏蔽料 的导 电性 。但是 , 该类含 卤高聚物在硫化时 , 易分解出氯化氢 , 与水反 应生成盐酸 , 从而降低绝缘层的介电性能 , 腐 蚀导体、 硫化管道及模具 。 为此, 本文通过探讨采用无 卤类高聚物, 配合一定量的导电炭黑 , 研制适合于中、 高压 电力 电缆使 用 的可剥离 型半导电绝缘屏 蔽 料 , 并满足于中、 高压电力电缆的实际生产及 产品规范的要求。 1 6 试 验用 主要原材 料 ( 1 )美 国 DuP ONT公
4、司: 乙烯 醋酸乙 烯酯 E L VAXE ; ( 2 )荷兰 D S M 公 司: 型号为 DX 一 0 2三 元乙丙胶 E P DM; ( 3 )天津炭黑厂 : N2 2 0 、 N4 7 2炭黑; ( 4 )天津合成材料研究所: MD A一 5铜抑 制剂 。 影响 因素及试验结果 分析 1 骨架基料的选择 半导电绝缘屏蔽料的骨架基料必须是在 添加大量炭黑后仍保持 良好 的挤 出工艺和物 理机械性能 , 且与绝缘材料 ( 中、 高压 电力电 缆 的绝缘 材料一 般采用 交联 聚乙烯 X P L E 或三元 乙丙橡胶 E P DM) 具有相 同的耐热等 级和较高的性能价格 比的高分子材料 。
5、 因此 , 选用乙烯一 醋酸乙烯酯E L V AX作基料。 实验证 明: 单独采用 E L VAx作骨架基 料 时, 半 导电绝缘屏蔽料与绝缘层 的剥离 力 较大 , 为此 , 可添加适量的低门尼粘度 的三元 乙丙橡胶 D x一 0 2 , 以改善其可剥离性能。 2 、炭黑的导电机理D 及选择 挤包的半导电屏蔽料的基料都是高分子 材料, 其通常是电绝缘材料 要使其变成半导 电材料 , 必须加人大量的导电物质 , 例如金属 维普资讯 http:/ 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载 粉末 、 石墨、 炭黑等。从成本 和效果上综合考 虑, 加人导电炭黑的方
6、法最为经济 。 炭黑的导 电机理为 : 当炭黑粒子形 成连 锁结构或炭黑粒子问的距离在几个埃 ( A) 以 内时 , 炭黑粒子表面的 电子在电场 的作用 下, 形成导电通道 , 传导电流 。 因此 , 炭黑的结 构和加人量是支配材料体积电阻率的最大 因 素。 要使炭黑具有 良好 的导电性能 , 其必须具 有特殊的石 墨化结构 , 为此需要选用吸油量 和比表面积较大的炭黑 。炭黑的吸油量大就 意味着其单位重量的体积就大, 在 同样 体积 的高分子材料 中, 只需较少的炭黑就可达到 炭黑粒子问的连锁 ; 比表面积大意味着 更容 易形成导电通道 以提高其导电性 。根据实际 生产加工的适用性、 成本
7、、 效果以及 国内炭黑 的品种和性能综合考虑 , 选用超导 电性 导电 炉黑 N4 7 2和中超耐磨 炉黑 N2 2 0二种炭黑 、 并用作为导电类炭黑。 N4 7 2和 N2 2 0加人量 对半导电屏蔽料 的影 响见表 1 。 衰 l 炭 加对半导 电辱麓科的嚣 名称 碳黑加量质量份( P h r ) N2 2 0 40 4 0。 4 0 4 0 4 0 40 4 0 40 N4 7 2 O 1 0 2 0 3 0 4 0 50 6 0 8 0 0( I 1e m) 1 13 10 2 8 3 6 5 6 0 5 7 45 抗张强度 1 5 2 1 3 4 1 1 3 1 O , 7 1 0
8、 2 8 7 7 , 2 6 5 ( M P ) 断裂抻率 6 0 0 5 7 0 5 2 0 4 6 0 4 6 0 4 1 0 3 7 0 3 5 0 ( ) 硬度0 5 8 6 l 6 2 6 5 6 8 7 3 8 0 8 4 加工性 忧 忧 蛊 蛊 良 蛊一 蛊一 劣一 注 1 -藏化条件 1 6 0 C , 3 0mi n 。 2 良 表示 比良差一点 劣表示 比劣好一点 表示邵氏硅度。 从表 1可知 , 炭黑 的结构及其加人 量虽 然是决定 半导 电绝 缘屏蔽料体积电阻 率 大小的最大因素 但并非炭黑的加人量越多 , 导电性就越好。同时, N4 和 N2 2 0并用后 还存在一定
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