辐照交联聚乙烯绝缘电缆的综述.pdf

第39卷,第4期
安微化工
Vol39. No4
2013年8月
ANHUI CHEMICAL INDUSTRY
Aug.2013
辐照交联聚乙烯绝缘电缆的综述
付世财,常峻2
(1.安徽江淮电缆集团有限公司,安徽无为238371;2.安徽五洲电缆集团有限公司,安徽无为238371)
摘要:综述了辐照交联聚乙烯电缆的发展过程、技术特点以及辐照交联聚乙烯电缆的制造技术。同时提出了聚乙烯电缆辐照交联中的技
术难题
关键词:辐照;交联聚乙烯;绝缘电缆;制造技术
doi:10.39695.isn.1008-553X.2013.04.008
中图分类号:TM247+.1
文献标识码:A
文章编号:1008-553X(2013)04-0023-03
1辐照交联聚乙烯电缆的发展状况
的采用,出现了适合于加工厚绝缘的辐照工艺装置等。
交联电缆是目前电力项目建设中应用最广泛的电上世纪70年代末,日本高倚化学研究所和古河电工公
工材料之一,其技术性能的优劣和稳定性、质量水平的司合作,分别在1.5MV和2.5MV的电子加速器上开发
高低,直接影响到投运后输配电系统的运行状况以及国出6.6kV及22kV的辐照交联聚乙烯电缆并投入了批量
家的经济建设与城乡居民及企事业单位的供电安全。
生产
辐照交联系物理交联方式,它是化学交联迅速发展
(3)辐照交联电缆开始向高压领域挺进。上世纪80
后崛起的一门技术,是原子能技术的推广应用。辐照交年代中期已有5MV的大功率电子加速器问世,美国已
联电缆技术的研究始于上世纪50年代中期,1954年美在研究开发69kV和110kV的辐照交联电缆。
国电子化学公司 Amo Brasch用高能电子照射聚乙烯,2辐照交联聚乙烯电缆的优越性
使聚乙烯由线性分子结构转变成三维网状大分子结构。
辐照交联电缆产品之所以在传统的化学交联技术
五十多年来,随着大功率电子加速器的诞生和辐照工艺已经成熟的情况下能发展起来,是因为与化学交联相
的不断完善,电线电缆辐照交联技术得到了迅速发展,比,辐照交联有许多无可比拟的优越性。
在一些发达国家相继形成了规模化产业。
(1)电气性能优良。高温蒸汽交联的聚乙烯电缆不
虽然我国在辐照加工方面有了长足的进展,工艺上.可避免水蒸气会在高压下(20kg/em2)不同程度地渗入到
基本掌握了8字形辐照技术,但在电压等级、品种、效率聚乙烯绝缘层中,造成许多微孔,这样,在高电场下,电
和经济效益等方面与世界先进国家的差距还是很大,仍缆容易发生游离和树枝老化。交联剂的引人影响了聚乙
处于发展阶段。首先,在材料配方方面有差距,国内现也烯作为一种优良电介质的损耗特性,不但使材料的高频
有耐温等级为125℃和150℃聚烯烃配料,但应用于高特性受到损失,也使材料的工频特性受到了影响。辐照
端或高性能电缆上的材料与国外有差距;国外辐照电缆交联聚乙烯则避免了这些缺点,比化学交联法聚乙烯有
等级已达到35kV-69kV,而国内目前只能达到1kV-~10kV。更好的高频特性和耐电树枝老化特性
国外辐照线缆产品开发及应用具有以下特点
(2)机械性能优良。聚烯烃电缆料经辐照后提高了
(1)市场上出现了交联聚乙烯绝缘低压电力电缆抗张强度及耐磨性,辐照法生产的聚乙烯电缆绝缘层交
将取代聚氯乙烯绝缘低压电力电缆的发展趋势,在这股联均匀,无焦烧,无气泡。耐温等级为125℃的可交联烯
低压电力电缆绝缘交联化的潮流中,辐照交联大显身烃电缆绝缘层辐照交联前后的抗张强度可从最小值
手,各种保证电缆线芯辐照均匀性的技术装置接踵而10M/mm2提高到最小值12.5Nmm2;耐温等级为125℃
来,辐照交联低压电力电缆特别是大截面电力电缆深受的可交联烯烃电缆绝缘层辐照交联前后老化温度及时
市场欢迎。
间可由(136℃x168h)提高到(158℃x168h)。
(2)辐照线缆产品已进入中压领域。例如穿透能力
(3)生产效率高。化学法生产交联电缆时,挤塑和
较大的2.5M伏和3M伏大功率电子加速器得到了广泛交联一次进行,生产效率受制于其中较慢的工序,且挤
收稿日期:2013-06-05
作者简介:付世财(1962-),男,1985年毕业于安徽大学化学系,高级工程师,主要从事电线电缆生产、工艺、产品开发、材料研究工作,13865253058,
FSC6508@163.C0M。
总第184期2013年第4期(第39卷)
安徽化工
出时由于有交联剂的原因,挤塑机温度不能太高,挤出
(3)使用多台电子加速器或用一个附有三个扫描
速度慢。在交联工序中,由于过氧化物分解需要一定的衡口的共用高压发生装置,同时从三个方向对大型电缆
温度和时间,加上聚合物电缆的绝缘层导热性较差,因辐射,在辐射绝缘层较厚的电缆时,该方案的优点是:不
此热效率低,反应时间较长且交联不均匀。而辐照交联需要特殊的辐照用放线装置,能使电缆在圆周方向上辐
电缆料中,不含交联剂,可以适当提高交联速度。采用电照均匀;缺点是投资较大,占地面积大,且由于剂量率
子束辐照法,几秒钟就可以使聚乙烯交联,生产速度很大,电缆温升可能超过允许值。
快且交联均匀。小规格电线在一般的电子加速器上交联
在辐照交联电缆生产中还需要根据不同的电缆规
速率可达900米/分。生产中如果品种规格变更频繁格采用适当的电子能量及电子束流强度。
时,在化学交联中,将产生大量的废线和废料,不但大幅
电子束在物质中的透过强度是与加速电压成正比
度降低生产效率,而且造成严重浪费,增加生产成本。而的,与被照射物质密度成反比。入射电子束所产生的物
在辐照交联法中完全不存在这类问题。
质吸收能量用沿物质厚度方向的离子化率(最大值为
(4)能源消耗少。在能源紧张的我国,降低能源消100)来表示。交联均匀的电缆绝缘层的厚度上限取决于
耗有着极大的政治经济意义。化学交联需采用蒸汽或电电子加速器的电压与绝缘体的密度,对于实用的辐照电
加热电缆绝缘来达到加热的目的,造成了大量的能源浪线电缆,电子流的穿透深度(g/em2)可用下式计算确定:
费。表1给出了美国上世纪70年代末的交联电缆生产
H=%%[gcosa+Vg cos A 44(@+1)1
中能量消耗比较
式中:p为绝缘材料密度(千克/升);の为绝缘厚度
表1美国交联电缆能耗比较
(厘米);F为多边辐照校正系数,两边辐照取1.2,三边
交联方式
设备
能量成本(美分/公斤)
辐照取1.15;q为导体直径与绝缘厚度比率;A等于180
辐照交联电子加速器15Mleい
2.5MA
(n-1)h,两边、三边辐照的n分别等于2和3。
蒸汽交联
CCV
根据穿透深度,可用于下列公式计算出电子流的加
SFE交联
CCV
速电压:
硅烷交联
CCV
2.6
H=0.33g/M-u=1.77VH (Mev
H≥0.3g/em2-→u=3H(MevV)
3辐照交联聚乙烯电缆的制造技术
电子加速器系统总效率总是小于1,并且等于扫描
在辐照交联聚乙烯的生产工艺中,辐照料的混料和裝置效率E,几何因素效率F及深度效率E,的乘积。通
挤出过程与普通料相似。如果线缆的护套料也要交联
通常是在挤出生产线上采用多层一次挤出,然后一次籍常.
E、=90%;E