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交聯電纜工藝類別及特性

更新日期:2019年12月27日 大字 小字
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交聯電纜通常是指電纜的絕緣層采用交聯材料。最常用的材料為交聯聚乙烯(XLPE)。交聯工藝過程是將線性分子結構的聚乙烯(PE)材料通過特定的加工方式,使其形成體型網狀分線結構的交聯聚乙烯。使得長期允許工作混充由700提高到900(或更高),短路允許溫度由1400提高到2500(或更高),在保持其原有優良電氣性能的前提下,大大地提高了實際使用性能。


交聯工藝方式

  目前電纜行業生產交聯電纜的工藝方式分為三類:第一類 過氧化物化學交聯,包括飽合蒸氣交聯、惰性氣體交聯、熔鹽交聯、硅油交聯,國內均采用第二種即干法化學交聯;第二類 硅烷化學交聯;第三類輻照交聯。
1、惰性氣體交聯--干法化學交聯
      采用加入過氧化合物交聯劑的聚乙烯絕緣材料,通過三層共擠完成導體屏蔽層--絕緣層-- 絕緣屏蔽層的擠出后,連續均勻地通過充滿高溫、高壓氮氣的密封交聯管完成交聯過程。傳熱媒體為氮氣(惰性氣體),交聯聚乙烯電氣性能優良、生產范圍可達500KV級。
2、 硅烷化學交聯--溫水交聯
      采用加入硅烷交聯劑的聚乙烯絕緣材料,通過1+2的擠出方式完成異體屏蔽層--絕緣層--絕緣屏蔽層的擠出后,將已冷卻裝盤的絕緣線芯浸入85-950熱水中進行水解交聯,由于濕法交聯會影響絕緣層中的含水量。一般最高電壓等級僅達10KV。
3、 輻照交聯--物理交聯
      采用經過改性的聚乙烯絕緣料,通過1+2的擠出方式完成異體屏蔽層--絕緣層--絕緣屏蔽層的擠出后,將冷卻后的絕緣線芯,均勻通過高能電子加速器的輻照掃描窗口完成交聯過程。輻照交聯電纜料中不加入交聯劑,在交聯時是由高能電子加速器產生的高能電子束有效穿透絕緣層,通過能量轉換產生交聯反應的,因為電子帶有很高的能量,而且均勻地穿過絕緣層,所以形成的交聯鍵結合能量高,穩定性好。表現出的物理性能為,耐熱性能優于化學交聯電纜。但由于受加速器能量級的限制(一般不超3.0Mev電子束有效穿透厚度為10mm以下,考慮幾何因數,生產電纜的電壓等級僅能達到10KV,優勢在6KV以下。

輻照交聯電纜特性
      電纜絕緣材料的老化壽命主要取決于其熱老化壽命,它是在熱作下絕緣材料內所發生的熱氧氧化、熱裂解、熱氧化裂解,縮聚等化學反應的速度所決定的,因此絕緣材料的熱老化壽命直接影響著電纜的使用壽命,按照化學反應動力學推導及人工加速熱老化試驗測得的(20-30年)輻照交聯電纜長期允許工作溫度為:
1、 電力電纜 YJV 0.6/1KV 1160
若按額定工作溫度1050推導,其熱老化壽命超過60年。
若按額定工作溫度900推導,其熱老化壽命超過100年。
2、 架空絕緣電纜 JKLYJ 10KV 1220
      架空絕緣電纜在露天空中敷設,絕緣材料的耐環境及耐輻射性更顯重要。輻照交聯絕緣材料要經過輻照加工,其本身就具有很好的耐輻射能力,交聯生產過程中所施加的輻照劑量距其破壞劑量留有很大安全裕度。聚乙烯輻射破壞劑量為1000KGY,而加工劑量約為200KGY,加之特殊配方改進,在相當寬的范圍內仍是受輻射交聯狀態,所以在較長的前期使用過程中受到輻射其性能會有所提高。

常用塑料絕緣電纜性能對比:
      目前在電纜生產中,最常用的絕緣塑料有聚乙烯和聚氯乙烯,其中聚乙烯材料具有更好的電氣性能及較好的交聯性,因此而發展了多種工業交聯生產工藝,化學交聯和輻照交聯。除下表性能以外,在生產和敷設過程中,目前所常用的交聯電纜的絕緣層都表現為硬度和強度較大(常溫下),特別是比聚氯乙烯絕緣剝離難度增大。由于輻交聯電纜的交聯性能最好、交聯度最高,相對而言剝離強度也最大。如果交聯電纜絕緣層的剝離比較容易(類似于聚氯乙烯),那必然是交聯度不夠或沒有交聯。通常情況下,溫水交聯工藝生產的交聯電纜,出現交聯度不夠的情況較多,原因是該類產品本來交聯度就相對較低,而且交聯工藝非連續、不能自動控制,受人為因素影響很大,容易發生欠交聯。

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