短期交联工艺学3

《短期交联工艺学3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《短期交联工艺学3（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 短期交联工艺学 第一章 概论 第一节 交联电缆概况 一、交联电缆在输电系统中的作用 参与电能的输送和分配； 进城：安全输电、节约空间、环境美化； 低压逐步取代 PVc 电缆，中高压逐步取代油纸电缆； 二、国外交联电缆的发展 1952 年美国查尔斯发明了交联聚乙烯绝缘； 1957 年美国制造了交联电缆； 1965 年美国研制了 35kV 交联电缆； 1971 年美国研制了 138kV 交联电缆； 1979 年日本研制了 275kV 交联电缆； 1982 年日本研制了 500kV 交联电缆； 三、国内交联电缆生产情况 1971 年上缆和沈览研制 35kV 交联电缆 1985 年左右国内掀起引进干

2、式交联机组热潮； 1990 年后国内掀起引进高压电缆交联机组热潮，生产线达到 20 多条； 1991 年发布 35kV 及以下交联电缆国际并进行整顿验收。 目前已经有 20 多家通过了两部 110kV 交联电缆鉴定。其中四家通过了 220kV 交联电 缆鉴定。 第二节 交联电力电缆结构、型号和名称 一、基本结构 交联电力电缆一般由导体、绝缘、屏蔽和护层四部分组成。 1、 导体 导体是指能传导电流的物体，又称为导体电线芯。交联电缆的导电线芯通常采用 绞合结构 2、 绝缘 绝缘是将绝缘材料按其耐受电压的程度的要求，以不同厚度包覆在导体外面而成。起着使带电体与其他部分隔绝的作用。低压绝缘结构采用扇形

3、为主，分相采用色带分色，主要为红、黄、绿、蓝、黑。 但国际标准要求接地线芯为黄绿双色。要注意工艺卡片，应符合工艺卡片规定。中压的 XLPE 绝缘电缆采用圆形，绝缘与内屏蔽与外屏蔽一起挤出，外面再包金 属层。中高压绝缘电缆的绝缘厚度主要考虑耐高压强度；面低压电缆主要考虑绝缘机械性 能。 3、 屏蔽 屏蔽主要为了均匀电场，防止局部放电。 材料：金属带、金属丝、金属套或半导塑料。半导体塑料是与炭黑的混合物，分 为可剥离性、不可剥离性。 Uo 为 12KV 及一以下的屏蔽绝缘采用可剥离性半导电材料，以便于安装接头。 U 为 35KV 及以上的绝缘屏蔽采用的可交联半导电材料，它可与交联 PE 一起挤 出

4、，需用特别工具剥。 4、 护层 护层是电缆外层的保护部分电缆护层分为内护层和外护层，可以加强机械强度和防腐蚀。 （1）防护层：沥清、纸、麻、塑料等。塑料套主要有 PE、PVC。 （2）铠装层：钢带、钢丝主要有普通冷轧钢带、预涂沥清钢带，镀锌钢带、涂漆钢带、 镀锌钢丝。 （3）防水层：铅套、铝套、铝塑综合防水层。 二、品种 1.1kV 交联绝缘电缆特点：工作温度高（载流最大） 、低温交联用普通设备替代 PVC 电缆趋势。 有硅烷交联和辐照交联之分。 2、过氧化物交联电缆过氧化物交联是在聚乙烯中加入一定数量的过氧化物交联挤（DCP） ，经过高温压后， 使聚乙烯绝缘发生交联。 适用于中、高压电缆。

5、三、型号和名称YJV YJLV 交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆YJV YJLY 交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电力电缆YJV22 YJLV22 交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆YJV23 YJLV23 交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚乙烯护套电力电缆YJV32 YJLV32 交联聚乙烯绝缘细钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆YJV33 YJLV33 交联聚乙烯绝缘细钢丝铠装聚乙烯护套电力电缆YJV42 YJLV42 交联聚乙烯绝缘粗钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆YJV43 YJLV43 交联聚乙烯绝缘粗钢丝铠装聚乙烯护套电力电缆JKYJ JKLYJ 交联聚乙烯绝缘架空绝缘电缆铜芯 铝芯 名称 交联电缆

6、型号说明 用途或类别-导体绝缘内护套铠装外护套派生 1 2 3 4 5 6 7 YJV23 交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚乙烯护套电力电缆电力电缆型号中第 1 项即类别，用绝缘即 YJ 表示交联绝缘电力电缆；型号中第 2 项 即导体，因为是铜而省略；型号中第 3 项机绝缘，因为已经在第 1 项表示二省略；型号中 第 4 项即内护套，用英文商业名称 V 表示 PVC 套；型号中第 5 项即铠装，用数字 2 表示 钢带；型号中第 6 项即外护套，用数字 3 表示聚乙烯套；型号中第 7 项因无派生而省略。 四|、交联方法交联方法很多，主要有化学交联和物理交联两类物理交联适用绝缘较薄的低压电缆；化学交联用于

7、中高压电缆；化学交联工艺简单、操作安全。交联度最高可以达到 90%。化学交联分为过氧化物 交联和硅烷接枝交联。物理交联也称辐照交联，交联度最高不到 70%。一 |、辐照交联辐照交联聚氯乙烯绝缘电线内容简介线性热塑性聚氯乙烯在特定的配方下经过高能电子束辐照处理，变成不熔融的 三 维网状结构，形成交联聚氯乙烯。该类电线具有高的抗热能力，突出的 短路特性，能耐350烙铁 300 秒钟以上，而普通的 PVC 电缆料只能耐 1 秒钟二 、过氧化物交联1、蒸汽交联(SCP)2、红外线交联法（RCOP)与干式交联（CCV)干式交联（CCV)就是电加热悬挂式交联工艺。加热和预冷部分用氮气保护，氮气主 要作为传

8、热媒质，保护聚乙烯在管内不发生氧化降解，对绝缘施加压力，减少气隙。流动 的氮气带走了大量的因冷却水挥发而产生的水气和交联反应中过氧化物分解出来的水分。 在预冷部分，氮气主要作用是将电缆线芯表面进行预冷却，防止线芯突然冷却，防止水进 入绝缘内。蒸汽交联的交联绝缘含水量为 0.29%；干式交联的交联绝缘含水量仅为 0.018%。 三 、硅烷交联硅烷交联又称温水交联。有两步法和一步法。两步法：第一步A 料（基料+硅烷交联剂造粒） 、B 料（催化剂+色母料） 。第二步A:B=95:5 混合、挤塑，放到 7090或以上的水或蒸气房中交联。注意：色母料要边混边用，停放不应该超过 3h。 一步法：将聚乙烯基

9、料、硅烷交联剂、催化剂、等混合，采用 30:1 长径比挤出机，即将绝 缘层的接枝和挤出由一个步骤完成，故称为一步法。 第 2 章 交联电缆金属材料 第 1 节 导体用金属材料 一 、电缆用铜、铝性能 铝导体纯度应在 95.5%以上：铜应在 99.9%以上 电解铜中含氧量为 0.001%以下的 称“无氧铜”： 铜比重为 8.89：铝比重为 2.7； 第 2 节 交联聚乙烯绝缘材料 一 、技术性能 1、主要机械物理性能 （1）密度 0.9220.003 克/立方厘米 （2）介电常数2.30 （3）介质损耗角正切0.0005 （4）体积电阻率110 的 14 此方 （5）介电强度35KV/mm 2、

10、杂质含量 杂质颗粒数应控制 二 、过氧化物交联聚乙烯组成过氧化物交联聚乙烯由聚乙烯基料、交联剂和抗氧剂组成 1 、聚乙烯我们生产交联聚乙烯绝缘电缆通常用熔融指数为 20 左右的低密度聚乙烯(LDPE)也叫高压聚乙烯，密度为 0.9150.930:；电气机械性能优良，加工温度低，交联效果高。2 、过氧化物过氧化物是使聚乙烯产生交联作用的 交联剂，目前使用最好的交联剂是过氧化二异丙苯 （DCP).过氧化物应具备下列优点; (1)过氧化物分解温度应高于自身熔点和聚乙烯熔点，在低于分解温度时很少分解，一旦达 到分解温度就一下子完全分解了; (2)加工范围广，加工性能好，交联效率高； (3)高浓度、高纯

11、度、无污染、低的挥发性、并要求分解物容易挥发。交联剂配比为 2 份左右，过多则机械、耐热、耐油、耐溶剂性提高，而电性、抗冲击耐寒 性下降。 3 、抗氧剂抗氧剂应无毒，对交联反应无不利影响。 国内大多采用 300#抗氧剂，一般为 0.5 份，一些厂采用熔点为 90抗氧剂代替 165300# 抗氧剂 三 、硅烷交联聚乙烯绝缘材料硅烷交联又称温水交联。采用绝缘材料有四类。1 、二步法硅烷交联料：A 料称为接枝母料、B 料称催化剂母料。A:B=19:1 混合，必须 随混随用，停放不超过 3h。否则会发生先期交联。A 料和 B 料保存期限不超过半年，并应 严格密封。 2 、一步法硅烷交联料将聚乙烯基料、

12、硅烷交联剂、催化剂、等在电缆厂混合，并采用 30:1 长径比挤出机，其 料斗上方有 34 个计量料斗，分别分别供聚乙烯、交联剂、抗氧剂等计量投料用，一套液 体硅烷和催化剂注射装置，在料斗颈部注入。即将绝缘层的接枝和挤出由一个步骤完成， 故称 6kv 四 、辐照交联材料 经过辐照后有如下优点 (1)抗张强度高； (2)较高的耐磨性； (3)较大的耐应力开裂性； (4)提高了耐油和溶剂的特性； (5)耐烙铁焊接； (6)减少弹性； (7)较大的耐压碎性； (8)在高温下不熔融或不流动。 主要辐照交联材料介绍如下： 1 、1kV 级 105辐照交联聚乙烯电力电缆绝缘料 2 、1kV 级 105辐照交

13、联聚乙烯架空绝缘料 3 、1kV 级 90辐照交联阻燃乙丙弹性体绝缘料 4 、90辐照交联氯磺化聚乙烯阻燃护套料 5 、90辐照交联阻燃黑色聚烯烃套 6 、1kV 级 125辐照交联阻燃聚烯烃缘料 7 、6kv 级 150潜油泵力缆绝缘辐照料（高纯度). 第 3 节 半导体 经计算，综合导体表面无屏蔽时的电场强度，比同规格光滑圆形导体的表面电场强度高出 32%； 屏蔽主要为了均匀电场。内屏蔽防止绝缘层与导体之间产生间隙而引起局部放电。 半导体料有可剥离、非可剥离；交联型及非交联 额定电压 uo 为 12kv 及以下电缆的半导电绝缘屏蔽层应采用可剥离的非金属半导电层。 35kv 及以上电缆的绝缘

14、屏蔽如采用非可剥离半导电料，需高压电缆应用超光滑半导电料。 第 3 章 过氧化物交联设备和工艺 第 1 节 过氧化物交联机理 1、化学反应 交联聚乙烯料由分子式为（ch2-ch2）n 的低密度聚乙烯、过氧化物交联剂和抗氧剂采用过氧化二异丙苯（dcp） ，它具有分解温度低、交联效率高的特点，在高温下，被分解为化学 活性很高的游离基，经过与聚乙烯化学反应，产生 c-c 交联键，形成网状大分子结构。 2、交联工艺影响交联的因素有材料的活性、交联温度和时间。 1.材料的活性化学反应速度与参与反应的物质的浓度成正比。 2.温度交联温度应在 dcp 的分解温度以上至聚乙烯分解温度以下。温度增加，交联速度增

15、加。 3 时间温度升高，即交联速度加快，在交联管中的时间可以缩短。某材料最佳交联条件用（温度， 时间） （、min）表示。 4.压力 因为交联过程中，材料中的水分，低分子分解物都会以气体的形式在绝缘中出现，如果无 外界压力的作用，就会在绝缘中形成气泡。因此加压十分必要。目前干式交联多数采用氮 气做保护媒介施压：610kv o.8mpa;35kv 1.0mpa;110kv 1.2mpa； 3、绝缘工艺技术及创新 1.无微孔绝缘，水含量最低采用全干式交联和冷却工艺，可以使绝缘中的含水量和微孔降低到最低。高压电缆生产采用循环但其冷却管，热交换快；中压电缆生产采用闭路循环水冷和热交换 原理。 2.光滑

16、的层间界面在高压电缆生产中使用超光滑半导体材料。避免半导体层产生凸起并嵌入绝缘，而导致局 部放电和水树现象出现。 3.电缆绝缘同心度在生产时，保证电缆的同心度应采取以下措施： （1）在挤出过程，塑料应充分混合，分料器应对称，机头温度应符合要求； （2）交联管的温度分布应均匀，电缆尽量在管子中心位置并适合当旋转； （3）应充分冷却，避免缆芯在转向导轮上产生变形。 4.绝缘杂质的控制 高压电缆应采用超净化绝缘料和一套全封闭超净化加料系统。在挤出中使用高效过滤网， 滤掉大于 30m 的杂质，在绝缘机头处安装杂质检测装置，对绝缘中的杂质大小、数量和 位置检测并记录。 5 减少绝缘内的机械应力 （1）采用在线松弛装置，盖装置可以将已经冷却的电缆再加热到一定温度，以消除热应力， 减少绝缘收缩，提高击穿电压。 （2）改善交联工艺：适当降低绝缘表面交联