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1、交联工艺学教学总结电缆情缘网提供国内交联电缆生产情况 1971年上缆和沈缆研制35kV交联电缆 1985年左右国内掀起引进干式交联机组热潮 ； 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； 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。 交联电力电缆一般由导体、绝缘、屏蔽和护 层四部分组成。 圆形导线采用正规绞合结构，每层递增六根，相邻层绞向相反，最外层为左向。 紧压导线结构 分为圆形和扇形 对绞合后 的线芯采取一次紧压和多层紧压,提高填充系数，缩小外径。 分割导线结构 常用于1000mm以上大截面电缆，以减少集肤效应，提
2、高通电能力 外 包半导电带。二、品种 1.1kV交联绝缘电缆 特点：工作温度高（载流量大）、低温交联用普通 设备生产、成本不高、环保、无须半导电层。有 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基料中加入一定数量的过 氧化物交联剂（DCP），经过高温高压后，使聚 乙烯绝缘发生交联。 适用于中、高压电缆。 有取代油纸电缆趋势。3.架空绝缘电缆 特点：安全、耐候、无电晕、架设方便。 按电压等级分类有1kV、10kV、35kV； 还有变压器下引架空电缆和三芯集束电缆之分。 4.五芯电缆主要是满足不同用户的需求，多用于低压系统， 同时有五芯不等截面电
3、缆和瓦形结构五芯电缆。 由此可以派生出同心电缆。 5.阻燃、耐火和阻水等电缆品种因无10kV阻燃绝缘料，该类主要是在护层里采用了相应材料。交联电缆型号说明 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项即绝缘，因为已经在第1项表 示而省略；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
4、生而省略。第三节交联电缆性能 一、塑料基本性能的含义举例1.体积电阻系数v：该系数越高，绝缘性能越好。2.击穿场强：击穿电压与塑料厚度之比。越高越好 3.介电常数 :表示塑料极性大小的指标。该常数越小 ,塑料在电场的作用下极化强度越小,其介质损耗也 越好。 4介质损耗角正切tg：该值越小，说明介质损耗越 小，电缆绝缘性能越好。6.抗拉强度：在拉力机机上，材料被拉断时单位长 度上所承受的拉力。 二、局部放电性能在导体和金属屏蔽层间施加工频电压后，如果绝缘中有缺陷，在电场作用下，会产生局部放电并导致 绝缘材料逐步老化。该项试验能够判断绝缘水平和寻找绝缘中的故障点三、耐冲击电压性能考虑到电缆可能受到
5、大气雷电过电压的冲击，因此交联电缆应能够承受相应的冲击电压。1.电树放电 四个阶段：潜伏期、生长期、饱和期、击穿 期； 五个因素：内屏蔽局部凸起；微观裂纹；杂 质或金属粒子；绝缘内应力；绝缘有水分 ； 第四节 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%过氧化物交联设备和工艺 第一节 过氧化物交联机理 一、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
6、剂和抗氧剂等组成的混合 物料。其中过氧化物交联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。 DCP分解需要高温，在反应中生成H2O 和CH4等，反应只有在高温高压下进行，才能加快反应速度，压缩绝缘中的气隙尺寸。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 分类 低密度聚乙烯（LDPE）也叫高压聚乙烯，密度为0.915- 0.930 聚乙烯结构 分子式为（CH2-CH2）n或（C2H4）n 交联绝缘料通常用低密度聚乙烯作基料。
7、 低密度聚乙烯柔软性好,结晶度低、加工温度低，可以与分解温度低、交联效率高的过氧化二异丙苯 组合使用，且不会因生产过程中过氧化二异丙苯过 早分解而引起焦烧。一、技术性能 1.主要机械物理性能 密度0.9220.003克/立方厘 米 介电常数2.30 介质损耗角正切0.0005 体积电阻率110的14次 方 介电强度35kV/mm 2.杂质含量 杂质颗粒数杂质 粒径 mm颗粒数C1颗粒数C20.120.25 0.260.5 0.511.00 1.0010 3 0 015 6 1 0低密度聚乙烯性能举例 密度：0.91-0.93； 抗拉强度：80-1600.1MPa 脆化温度：-70 体积电阻系数
8、：10的14次方 击穿场强：18-40kV/mm 各种频率下介质损失角正切： 0.0005 各种频率下介电常数：2.25-2.35 熔融指数： 2.0（高速加工常用0.3以下）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： 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； 加工范围广，加工性能好，交联效率高； 高浓度、高纯度、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。
9、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165 300 抗氧剂第三节 半导电料 经计算，绞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；外屏蔽防止绝缘 层与铜带之间产生间隙而引起局部放电。半导电料有可剥离的、交联型及非交联型三种。 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及以上电缆的绝缘屏蔽如采用非可剥离半导 电料，需用特别工具才能剥离。 高压、超高压电缆应
10、用超光滑半导电料。一、半导电料的组成半导电料是以EVA或EEA作为基料，加50%左右导电碳黑，加适量抗氧剂、交联剂和润滑剂等， 经过混合造粒而成。 用于高压交联电缆的超光滑半导电料是采用特制的乙炔碳黑混制而成并得到超光滑效果，使屏蔽与 绝缘之间的界面更加完美，大大提高电缆性能。 二、技术要求 1.应为大小和色泽均匀、光滑的黑色颗粒，不应有 目力可见的焦烧粒子和杂质，不应有明显的粉末 物质。2.半导电料表示方法半导电料按系列代号、特征代号和用途代号的排列顺序书写表示。其中 系列代号：YP 特征代号：交联粘结型N交联可剥离型B热塑性S用途代号：导体屏蔽用D绝缘屏蔽用J 举例：YPND为导体用交联粘
11、结型半导电屏蔽料YPNJ为绝缘屏蔽用交联粘结型半导电屏蔽料YPBJ为绝缘屏蔽用交联可剥离型半导电屏蔽料 YPSD为导体屏蔽用热塑型型半导电屏蔽料（架空电缆）3.绝缘屏蔽的可剥离试验是从老化前后的试样绝缘上，剥下挤包半导电屏 蔽，其剥离 力应不小于4N和不大于45N，绝缘表面应无损伤，并无半导 电屏蔽痕迹留在绝缘上。 4.超光滑半导电料光滑度求 粒子大小最多允许的粒子数/平方米 200m15500m11.52.2mm0第三章 过氧化物交联设备和工艺 第一节 过氧化物交联机理 一、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等组成的混合 物料。其中过氧化
12、物交联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。 DCP分解需要高温，在反应中生成H2O 和CH4等，反应只有在高温高压下进行，才能加快反应速度，压缩绝缘中的气隙尺寸。二、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。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，交联速度增加。 2. 时间DCP分解时间用半衰期来衡量， 表示DCP分解率50% 的时间。DCP一分钟半衰期的温度大约为
13、175，温度升 高，半衰期缩短，即交联速度加快。不同温度下DCP半衰期 不同。由于510个半衰期内交联剂可以分解9799.9%，因 此5 10 作为交联时间最好。某材料最佳交联条件用（温度，时间）（、min）表示3.压力因为交联过程中，材料中的水份，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：610 kV 0.8MPa；35 kV 1.0MPa；110 kV 1.2MPa三、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
14、产采用循环氮气冷却管，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 半导电层产生凸起并嵌入绝缘，而导致局部放电 和水树现象出现。三、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氮气冷却管，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 半导电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如下措施： 在挤出过程，塑料应充分
15、混合，分料器应对称， 机头温度应符合要求； 交联管的温度分布应均匀，电缆尽量在管子中心 位置并适当旋转； 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30 m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 采用在线松弛装置.该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。 改善交联工艺：适当降低绝缘表面交联温度，加强预冷管长度，计算机软件控制线速，达到绝缘缓 慢冷却、绝缘向导体中心收缩而
16、压紧导体的作用。 设置烘房。 6.除去绝缘中的气体35kV及以下，常温下放一段时间；高压电缆进烘房。第二节 交联设备与辅助设备概述 一、交联生产线的布置方式 有卧式、倾斜式、悬链式、立式四种。 悬链线式生产线：挤塑机装在高的平台上， 交链管呈悬链线状，不同规格的电缆在交 链管中的悬链线是不同的，由于电缆运动 及张力的变化，也会使悬链线上升或下移 并与管壁相碰。为解决此问题，各机组普 遍采用悬垂控制器，用其检测电缆在交联 管的位置，发出信号控制下牵引提速或降 速，使电缆始终保持在交联管的中心二、交联机组基本组成 包含挤出、交联、和冷却系统；牵引和收放线装置 ；辅助装置和控制系统。 悬链线干式交联生产线一
