CN119763903A

CN119763903A - 一种110kV抗水树型交联聚乙烯绝缘电力电缆

Info

Publication number: CN119763903A
Application number: CN202410515867.4A
Authority: CN
Inventors: 朱金龙; 谢威; 王福志; 程海航; 崔航航; 林荣茜; 李金堂; 黄伟立; 于振松; 何毅峰
Original assignee: Zhejiang Wanma Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Wanma Co Ltd
Priority date: 2024-04-26
Filing date: 2024-04-26
Publication date: 2025-04-04

Abstract

本发明提供了一种110kV抗水树型交联聚乙烯绝缘电力电缆，包括导体，所述导体从内到外依次设有导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、绕包层、金属屏蔽层、金属屏蔽绕包层、外护套以及半导电层；其中，所述绝缘层由抗水树改善型XLPE绝缘料挤包制成。本发明通过抗水树改善型XLPE绝缘料，使电缆减少因电缆长期运行产生水树枝，水树枝在过电压的作用下可能形成电树枝，最终导致绝缘击穿的情况的发生，从而提高了电缆寿命的目的，而且可以取消径向防水层，即皱纹铝套，可以大大缩小电缆外径，也可以降低成本。

Description

一种110kV抗水树型交联聚乙烯绝缘电力电缆

技术领域

本发明属于电线电缆技术领域，涉及交联聚乙烯绝缘电力电缆，尤其涉及一种110kV抗水树型交联聚乙烯绝缘电力电缆。

背景技术

电线电缆是输送电能和制造各种电机、仪器、仪表，实现点此能量转换所不可缺少的基础性器材，其种类众多，应用范围也十分广泛，涉及到电力、建筑、通信、制造等行业，随着电力工业、数据通信业、城市轨道交通业、汽车业以及造船等行业规模的不断扩大，对电线电缆的要求也将迅速增长。

超高压电缆作为电力传输的主动力，其运行的安全可靠性更是至关重要，普通交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆在干燥环境下具有优良的电气和机械性能，但在实际应用中，电缆敷设的环境通常比较恶劣，电缆经常需要短期或长期浸泡在水中，或者处在潮气湿度很大的环境下，长期使用后容易生成水树，最终转变成电树而导致绝缘击穿大大减少其寿命。

采用抗水树型XLPE绝缘料，可以取消径向防水层，即皱纹铝套，可以大大缩小电缆外径，亦可降低成本。

目前欧美大部分国家已用抗水树绝缘料替代了普通绝缘料，甚至在高压电缆上也采用抗水树绝缘料，研究更高电压等级抗水树绝缘材料意义重大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前66kV及以下电压等级的抗水树绝缘料基本达到世界水平。但缺乏66kV及以上特别是110kV的抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆。

因此本发明提供了一种110kV抗水树型交联聚乙烯绝缘电力电缆，本发明通过抗水树改善型XLPE绝缘料，可以降低水树的生成，从而延长电缆寿命，而且可以取消径向防水层，即皱纹铝套，可以大大缩小电缆外径，亦可降低成本。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种110kV抗水树型交联聚乙烯绝缘电力电缆，所述110kV抗水树型交联聚乙烯绝缘电力电缆包括导体，所述导体从内到外依次设有导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、绕包层、金属屏蔽层、金属屏蔽绕包层、外护套以及半导电层；其中，所述绝缘层由抗水树改善型XLPE绝缘料挤包制成。

作为本发明的一种优选方案，所述导体为铜。

作为本发明的一种优选方案，所述抗水树改善型XLPE绝缘料的原料按重量份数计包括：低密度聚乙烯90-95份、聚乙二醇0.3-3份，相容剂乙烯-丙烯酸共聚物1-5份、光稳定剂4050H 0.1-0.3份、交联剂过氧化二异丙苯1.4-2.5份，助交联剂三烯丙基异氰脲酸酯0.1-0.5份与抗氧剂0.1-0.4份。

作为本发明的一种优选方案，所述抗水树改善型XLPE绝缘料通过以下方法制得：将除交联剂及助交联剂的其余组分加入双螺杆挤出机进行混合、挤出和造粒；将交联剂和助交联剂混合后，进行后吸收，得到抗水树改善型XLPE绝缘料。

作为本发明的一种优选方案，混炼温度为85-200℃。

作为本发明的一种优选方案，吸收温度为60-80℃，吸收时间12-24h。

作为本发明的一种优选方案，所述金属屏蔽层为铜丝制成。

作为本发明的一种优选方案，所述绕包层为半导电尼龙带与无纺布制成。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)本发明通过抗水树改善型XLPE绝缘料，使电缆减少因电缆长期运行产生水树枝，水树枝在过电压的作用下可能形成电树枝，最终导致绝缘击穿的情况的发生，从而提高了电缆寿命的目的，而且可以取消径向防水层，即皱纹铝套，可以大大缩小电缆外径，也可以降低成本。

2)本发明在绝缘层外包覆绝缘屏蔽层，给绝缘层提供完整的界面，以均化电场。

3)本发明的金属屏蔽层可以承载短路电流，当电缆敷设在海底，铜丝可以承担拉力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中，1、导体；2、导体屏蔽层；3、绝缘层；4、绝缘屏蔽层；5、绕包层；6、金属屏蔽层；7、金属屏蔽绕包层；8、外护套；9、半导电层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中所用的抗水树改善型XLPE绝缘料是以低密度聚乙烯为主要原料，加入水树抑制剂、相容剂、光稳定剂、抗氧剂、交联剂等混炼挤出造粒制成。

所述抗水树改善型XLPE绝缘料包括的成分及重量份数是，低密度聚乙烯(LDPE)90-95份、聚乙二醇0.3-3份，相容剂乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)1-5份、光稳定剂(HALS)4050H0.1-0.3份、交联剂过氧化二异丙苯(DCP)1.4-2.5份，助交联剂三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)0.1-0.5份,抗氧剂(300#)0.1-0.4份。

将上述各组分(除交联剂及助交联剂)加入双螺杆挤出机进行混合、挤出和造粒，所述混炼温度为85-200℃；并将交联剂和助交联剂混合后，进行后吸收，得到抗水树改善型XLPE绝缘料，所述吸收温度为60-80℃，吸收时间12-24h。

本发明中，110kV抗水树型交联聚乙烯绝缘电力电缆的制备工艺为申请人公司的常规制备工艺，以下不再赘述。

实施例1

参见图1，本发明提供了一种110kV抗水树型交联聚乙烯绝缘电力电缆，所述110kV抗水树型交联聚乙烯绝缘电力电缆包括导体1，所述导体1从内到外依次设有导体屏蔽层2(厚度1.0mm)、绝缘层3(厚度16.0mm)、绝缘屏蔽层4(厚度1.0mm)、绕包层5(厚度4.0mm)、金属屏蔽层6(厚度2.0mm)、金属屏蔽绕包层7(厚度2.0mm)、外护套8(厚度4.5mm)以及半导电层9(厚度0.5mm)；其中，所述绝缘层3由抗水树改善型XLPE绝缘料挤包制成。

采用铜作为导体1的材质，起到传输电能的作用。

采用聚烯烃与炭黑的混合料在导体1表面形成导体屏蔽层2，目的是为了给绝缘层3提供完整的界面，以均化电场。

采用抗水树改善型XLPE绝缘料在导体屏蔽层2表面形成绝缘层3，目的是使电缆减少因电缆长期运行产生水树枝，水树枝在过电压的作用下可能形成电树枝，最终导致绝缘击穿的情况的发生，从而提高了电缆寿命。

抗水树改善型XLPE绝缘料包括的成分及重量份数是，低密度聚乙烯(LDPE)90份、聚乙二醇0.3份，相容剂乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)1份、光稳定剂(HALS)4050H 0.1份、交联剂过氧化二异丙苯(DCP)1.4份，助交联剂三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)0.1份,抗氧剂(300#)0.1份。

采用聚烯烃(聚丙烯)与炭黑的混合料在绝缘层3表面形成绝缘屏蔽层4，目的是给绝缘层3提供完整的界面，以均化电场。

采用半导电尼龙带以及无纺布在绝缘屏蔽层4表面形成绕包层5，目的是保护绝缘屏蔽层4的屏蔽完整性，防止铜丝碰伤电缆。

采用铜丝在绕包层5的表面形成金属屏蔽层6，目的是为了承载短路电流，电缆敷设在海底铜丝承担一下拉力。

采用无纺布在金属屏蔽层6表面形成金属屏蔽绕包层7，目的是为了紧固金属屏蔽层6。

采用聚乙烯在金属屏蔽绕包层7表面形成外护套8，起到阻燃以及保护电缆的作用。

采用聚乙烯与炭黑的混合料在外护套8表面形成半导电层9，检测时和金属屏蔽层6形成一个回路，检验护套的完整性。

实施例2

本发明提供了一种110kV抗水树型交联聚乙烯绝缘电力电缆，所述110kV抗水树型交联聚乙烯绝缘电力电缆包括导体1，所述导体1从内到外依次设有导体屏蔽层2、绝缘层3、绝缘屏蔽层4、绕包层5、金属屏蔽层6、金属屏蔽绕包层7、外护套8以及半导电层9；其中，所述绝缘层3由抗水树改善型XLPE绝缘料挤包制成。

采用铜作为导体1的材质，起到传输电能的作用。

抗水树改善型XLPE绝缘料包括的成分及重量份数是，低密度聚乙烯(LDPE)92份、聚乙二醇1份，相容剂乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)3份、光稳定剂(HALS)4050H 0.2份、交联剂过氧化二异丙苯(DCP)2份，助交联剂三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)0.3份,抗氧剂(300#)0.25份。

实施例3

采用铜作为导体1的材质，起到传输电能的作用。

抗水树改善型XLPE绝缘料包括的成分及重量份数是，低密度聚乙烯(LDPE)95份、聚乙二醇3份，相容剂乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)5份、光稳定剂(HALS)4050H 0.3份、交联剂过氧化二异丙苯(DCP)2.5份，助交联剂三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)0.5份,抗氧剂(300#)0.4份。

对实施例1制得的110kV抗水树型交联聚乙烯绝缘电力电缆进行检测，数据如下：

水树试验(0.1mol/L NaCl溶液，15d)：15d水树性能要求：水树长度≤0.230mm，水树相对长度≤40％。

光学杂质含量(个/kg)：样品带检测(1kg)：75μm，个数≤8个；d≥100μm，无。

电缆抗水树性能：电缆365天加速水树老化试验后的工频逐级击穿试验：绝缘耐受工频电压击穿强度≥30kV/mm。

局部放电试验：1.75U0下，局部放电量≤4.0pC。

工频耐压：施加2.5U0，持续30min，绝缘应不击穿。

绝缘偏心度：≤4.7％。

抗水树性能(365天加速水树老化试验后)(检测标准：CIGRE TB 722)：

a.1.75U0下局部放电量≤4.2pC；

b.绝缘耐受工频电压击穿强度≥30kV/mm；

c.绝缘耐受雷电冲击强度≥60kV/mm。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims

1.一种110kV抗水树型交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，所述110kV抗水树型交联聚乙烯绝缘电力电缆包括导体，所述导体从内到外依次设有导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、绕包层、金属屏蔽层、金属屏蔽绕包层、外护套以及半导电层；其中，所述绝缘层由抗水树改善型XLPE绝缘料挤包制成。

2.根据权利要求1所述的一种110kV抗水树型交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，所述导体为铜。

3.根据权利要求1所述的一种110kV抗水树型交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，所述抗水树改善型XLPE绝缘料的原料按重量份数计包括：低密度聚乙烯90-95份、聚乙二醇0.3-3份，相容剂乙烯-丙烯酸共聚物1-5份、光稳定剂4050H 0.1-0.3份、交联剂过氧化二异丙苯1.4-2.5份，助交联剂三烯丙基异氰脲酸酯0.1-0.5份与抗氧剂0.1-0.4份。

4.根据权利要求3所述的一种110kV抗水树型交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，所述抗水树改善型XLPE绝缘料通过以下方法制得：将除交联剂及助交联剂的其余组分加入双螺杆挤出机进行混合、挤出和造粒；将交联剂和助交联剂混合后，进行后吸收，得到抗水树改善型XLPE绝缘料。

5.根据权利要求4所述的一种110kV抗水树型交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，混炼温度为85-200℃。

6.根据权利要求4所述的一种110kV抗水树型交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，吸收温度为60-80℃，吸收时间12-24h。

7.根据权利要求1所述的一种110kV抗水树型交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，所述金属屏蔽层为铜丝制成。

8.根据权利要求1所述的一种110kV抗水树型交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，所述绕包层为半导电尼龙带与无纺布制成。