交联聚乙烯绝缘电缆交联工艺介绍及应用.pdf

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交联聚乙烯绝缘电缆交联工艺介绍及应用
顾炯(上海电缆研究所,上海市200093)
韩高宝(加铝(天津)铝合金产品有服公司,天津市300308
Cross-linking Technology Introduction and Application of XLPE Insulated Cable
Gu Jiong (Shanghai Electric Cable Research Institute, Shanghai 200093, Ch
hla
Han Gaobao (Alcan ( Tianjin Alloy Products Company, Ltd, Tianjin 300308, China
Abstract Several cross-linking technologies for
XLPE交联工艺
XLPE insulated cable are inlroduced. the features of
peroxide chemical cross-linking, silane cross-linking
过氧化物
化学交联
硅烷交联
級照交联
radiation cross-linking and their application in power
cable are analyzed and compared
步法二步法
Key words Wire and cable XLPE
ross'
linking technolog
ccv vcy其它 Monosil相
高能电子辐射
XLPE交联工艺种类
Fig. Types of XLPE cross-linking technology
摘要介绍了交联聚乙烯绝缘电缆的几种交
联エ艺,分析对比了过氧化物化学交联、硅烷
2三种聚乙烯交联工艺介绍
交联和辐照交联的性能特点,及其在电力电缆中的
应用
2.1过氧化物化学交联工艺
关键词电线电缆交联聚乙烯交联工艺
交联聚乙烯化学交联的原理可分为以下过程和步
骤:①在聚乙烯树脂中加入过氧化二异丙苯(DCP),
在一定的温度下DCP分解成氧异内苯游离基;②该
引言
游离基夺取碳键氢原子,并使聚乙烯分子之间通过
交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆是目前应用最C-C结合形成网状结构,同时由产生的枯基醇继续
广泛的电力电缆之一,其性能的优劣、质量的高反应生成甲烷、水等物质。
低,直接影响釗输配电系统的运行状况。
化学交联的交联设备主要有悬链式千法交联生产
月前交联聚乙烯交联工艺主要有过氧化物化学线(CV)及立塔式交联生产线(VCV),其交联管
交联、硅烷交联(又称温水交联)、辐照交联等主要由加热交联管和冷却管组成。交联聚乙烯绝缘的
(见下图)。
交联度主要取决于绝缘体积、交联管温度及长度、冷
过氧化物化学交联于1957年由美国GE公司却管温度及长度、生产速度、导体温度等因素,在绝
首先应用于电力电缆绝缘。硅烷交联技术在上世纪缘体积一定的前提下,导体热容量越小、交联管长度
60年代由美国 Dow Corning公司研究发现,后来越长温度越高、冷却管长度越长温度越低,则生产速
逐步形成了一步法与二步法的硅烷聚乙烯交联工.度越高,反之亦然。
艺。辐照交联电缆技术始于上世纪50年代中期,2.2硅烷交联工艺
美国电子化学公司利用高能电予射线照射聚乙烯
硅烷交联可分为两个过程:①利用DCP分解成
使聚乙烯分子由线型结构转变为网状立体型结构,游离基并作引发剂把不饱和硅烷分子和聚乙烯分子接
开始了辐照交联的应用。
枝,产生活性硅烷基形成了俗称的A料;②将A料
232y200vol29No5
电缆电线
与俗称为B料的催化剂在一定的温度下进行水解交联感剂,以及抗老化剂、阻燃剂等。
反应,形成网状XLPE分子结构。
辐照交联适用于辐照层较薄、截面较小的电线
硅烷交联工艺可分为一步法和二步法两种
电缆,如电线的绝缘或外径较小的护套。
一步法又分为两种:一种是 Monosill-步法,即
电线电缆制造厂直接购买聚乙烯(PE)基料和化学3三种交联工艺的对比及其应用范围
原料硅烷等,使用配备液态硅烷计量的送料系统,3.1交联工艺的对比
在较大长径比螺杆挤塑机上直接混料并挤包在导体
交联工艺的对比见表1。
上;另一种是固相一步法,即将硅烷通过白炭黑载
体渗吸到PE基料中,含有硅烷的PE料在电线电缆
表1交联工艺的对比
Tab
Comparison of cross-linking technology
制造厂使用时,不需要经过任何混料过程就可以在挤
塑机直接挤出。
交联工艺「过氧化物
化学交联
硅烷交联
辐照交联
二步法是按一定比例,把原材料厂提供的A料
电压等级10~500kV10kV及以下「1kV及以下
和B料由电线电缆制造商混合后,再用挤塑机挤出。
设备投资
高
中
目前广泛使用的是二步法和固相一步法硅烷交联
生产或本
高
高
操作雛修的
硅烷交联工艺虽然在温水或水蒸汽中进行,
易程度
难
并且其交联反应过程是一个吸水反应,但是XLPE
中高压和中低压电力电电线和小截面
中含有的水分仍然极小,约200ppm(1pm表示百
适用产品超高压电‖缆和电气装备「低压电气装备
力电缆
用电缆
用电缆
万分之一),绝缘品质基本和干式交联一样,可生
产10kV以下电压等级的电线电缆,目前国内多用
过氧化物化学交联设备分为悬链式干法交联生产
此工艺生产电压等级为0.6/1kV的电力电缆,性线(CCV)和立塔式干法交联生产线(VCV)。前者
能可靠。
应用于高压交联聚乙烯绝缘电缆的生产,国内目前
2.3辐照交联工艺
生产的电缆电压等级为6~110kV,以10kV、35kV
辐照交联又称物理交联,对应于上述的化学电缆居多,国外利用CCV生产线可以生产最高达
交联,在电线电缆领域应用的主要是电子柬辐照400kV交联聚乙烯绝缘电缆。立塔式干法交联生产
交联
线应用于超高压交联聚乙烯绝缘电缆的生产,国内
电子東辐照交联的工艺原理为聚合物在受到高能目前生产的电缆电压等级为35~500kV,由于工
电子束照射时,化学键被破坏,形成新的分子链结艺、材料、市场等原因,月前以110kV、220kV电
构,有的聚合物反应以降解为主,有的则以交联为缆居多。
主。电缆制造业广泛应用的聚烯烃(如PE)、聚氯乙
辐照交联是电气装备用电缆的最佳生产方式,并
烯(PVC)、橡胶(如FPDM)和热塑性弹性体(如不适合于电力电缆的生产,但是为提高其设备的利用
TPU)等通常以交联反应为主。
率,目前很多辐照生产线也在生产电力电缆,但是仅
以聚乙烯为例,高能电子束首先使C-H键断限于生产小截面的低压电力电缆。
裂,生成带自由端基的活性大分子链和活泼的氢原
最适合0.6/1kV低压电力电缆的交联方式还是
子,然后氢原子攻击分子链,夺取其中的氢原子生硅烷交联,设备投