交联电缆工艺性能简介
交联电缆工艺性能简介
一、概念
交联电缆通常是指电缆的J缘层采用交联材料。常用的材料为交联聚乙烯(XLPE)。交联工艺过程是将线性分子结构的聚乙烯(PE)材料通过特定的加工方式,使其形成体型网状分线结构的交联聚乙烯。使得长期允许工作混充由700C提高到900C(或更高),短路允许温度由1400C提高到2500C(或更高),在保持其原有优良电气性能的前提下,大大地提高了实际使用性能。
二、交联工艺方式
目前电缆行业生产交联电缆的工艺方式分为三类:D一类 过氧化物化学交联,包括饱合蒸气交联、
惰性气体交联、熔盐交联、硅油交联,国内均采用D二种即干法化学交联;D二类 硅烷化学交联;D三类 辐照交联。
1、 惰性气体交联¬¬¬――干法化学交联
采用加入过氧化合物交联剂的聚乙烯J缘材料,通过三层共挤完成导体屏蔽层――J缘层――
J缘屏蔽层的挤出后,连续均匀地通过充满高温、高压氮气的密封交联管完成交联过程。传热媒体为氮气(惰性气体),交联聚乙烯电气性能优良、生产范围可达500KVJ。
2、 硅烷化学交联――温水交联
采用加入硅烷交联剂的聚乙烯J缘材料,通过1+2的挤出方式完成异体屏蔽层――J缘层――J缘屏蔽层的挤出后,将已冷却装盘的J缘线芯浸入85-950C热水中进行水解交联,由于湿法交联会影响J缘层中的含水量。一般高电压等J仅达10KV。
3、 辐照交联――物理交联
采用经过改性的聚乙烯J缘料,通过1+2的挤出方式完成异体屏蔽层――J缘层――J缘屏蔽层
的挤出后,将冷却后的J缘线芯,均匀通过高能电子加速器的辐照扫描窗口完成交联过程。辐照交联电缆料中不加入交联剂,在交联时是由高能电子加速器产生的高能电子束有效穿透J缘层,通过能量转换产生交联反应的,因为电子带有很高的能量,而且均匀地穿过J缘层,所以形成的交联键结合能量高,稳定性好。表现出的物理性能为,耐热性能优于化学交联电缆。但由于受加速器能量J的限制(一般不超过3.0Mev电子束有效穿透厚度为10mm以下,考虑几何因数,生产电缆的电压等J仅能达到10KV,优势在6KV以下。
三、辐照交联电缆特性
电缆J缘材料的老化寿命主要取决于其热老化寿命,它是在热作下J缘材料内所发生的热氧氧化、热裂解、热氧化裂解,缩聚等化学反应的速度所决定的,因此J缘材料的热老化寿命直接影响着电缆的使用寿命,按照化学反应动力学推导及人工加速热老化试验测得的(20-30年)辐照交联电缆长期允许工作温度为:
1、 电力电缆 YJV 0.6/1KV 1160C
若按额定工作温度1050C推导,其热老化寿命超过60年。
若按额定工作温度900C推导,其热老化寿命超过100年。
2、 架空J缘电缆 JKLYJ 10KV 1220C
架空J缘电缆在露天空中敷设,J缘材料的耐环境及耐辐射性更显重要。辐照交联J缘材料要经
过辐照加工,其本身就具有很好的耐辐射能力,交联生产过程中所施加的辐照剂量距其破坏剂量留有很大放心裕度。聚乙烯辐射破坏剂量为1000KGY,而加工剂量约为200KGY,加之特殊配方改进,在相当宽的范围内仍是受辐射交联状态,所以在较长的前期使用过程中受到辐射其性能会有所提高。
四、常用塑料J缘电缆性能对比:
目前在电缆生产中,常用的J缘塑料有聚乙烯和聚氯乙烯,其中聚乙烯材料具有更好的电气性能及较好的交联性,因此而发展了多种工业交联生产工艺,化学交联和辐照交联。除下表性能以外,在生产和敷设过程中,目前所常用的交联电缆的J缘层都表现为硬度和强度较大(常温下),特别是比聚氯乙烯J缘剥离难度增大。由于辐交联电缆的交联性能好、交联度高,相对而言剥离强度也大。如果交联电缆J缘层的剥离比较容易(类似于聚氯乙烯),那必然是交联度不够或没有交联。通常情况下,温水交联工艺生产的交联电缆,出现交联度不够的情况较多,原因是该类产品本来交联度就相对较低,而且交联工艺非连续、不能自动控制,受人为因素影响很大,容易发生欠交联。
以1*70为例说明常用塑料J缘电缆特性对比表
项 目 普通PVC(聚氯乙烯) 化学交联聚乙烯 辐照交联聚乙烯
200C体积电阻率 1*1013 1*1017 1*1017
耐温等J(0C) 70 90 90-150
短时过载温度(0C) 160 250 270
载流量(倍) 1.0 1.3 1.6
老化条件0C 7天 1000C 7天 1350C 7天 1580C 7天
负载下伸长率(≤%) 175 100
负载下耐刮磨试验(次) 20000 20000 100000
耐磨损性 为PVC的5倍 为PVC的10倍、尼龙的5倍
耐油耐化学腐蚀性 浸于汽油7天无变化 浸于汽油30天无变化
介电常数 5.0 2.3 2.3
氧指数 28 20 37
成束燃烧炭化部分高度 <2.5 <1 <0.3
耐光老化性KJ <230 <300 <400
搞张强度N/cm2 700C时 12.5 900C时 12.5 900C时 23.1
断裂伸长率 700C时 125% 900C时 200% 900C时 240%
耐臭氧性臭氧浓度
0.03%下断裂时间(小时) 1000 1000 1200