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辐照电缆与普通电缆的区别

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交联电缆工艺性能简介

一、概念

  交联电缆通常是指电缆的绝缘层采用交联材料。最常用的材料为交联聚乙烯(XLPE)。交联工艺过程是将线性分子结构的聚乙烯(PE)材料通过特定的加工方式,使其形成体型网状分线结构的交联聚乙烯。使得长期允许工作混充由70℃提高到90℃(或更高),短路允许温度由140℃提高到250℃(或更高),在保持其原有优良电气性能的前提下,大大地提高了实际使用性能。

二、交联工艺方式

  目前电缆行业生产交联电缆的工艺方式分为三类:第一类 过氧化物化学交联,包括饱合蒸气交联、惰性气体交联、熔盐交联、硅油交联,国内均采用第二种即干法化学交联;第二类 硅烷化学交联;第三类 辐照交联

1、惰性气体交联――干法化学交联

  采用加入过氧化合物交联剂的聚乙烯绝缘材料,通过三层共挤完成导体屏蔽层――绝缘层――绝缘屏蔽层的挤出后,连续均匀地通过充满高温、高压氮气的密封交联管完成交联过程。传热媒体为氮气(惰性气体),交联聚乙烯电气性能优良、生产范围可达500KV级。

2、硅烷化学交联――温水交联

  采用加入硅烷交联剂的聚乙烯绝缘材料,通过1+2的挤出方式完成异体屏蔽层――绝缘层――绝缘屏蔽层的挤出后,将已冷却装盘的绝缘线芯浸入85-95℃热水中进行水解交联,由于湿法交联会影响绝缘层中的含水量。一般最高电压等级仅达10KV。

3、辐照交联――物理交联

  采用经过改性的聚乙烯绝缘料,通过1+2的挤出方式完成异体屏蔽层――绝缘层――绝缘屏蔽层的挤出后,将冷却后的绝缘线芯,均匀通过高能电子加速器的辐照扫描窗口完成交联过程。辐照交联电缆料中不加入交联剂,在交联时是由高能电子加速器产生的高能电子束有效穿透绝缘层,通过能量转换产生交联反应的,因为电子带有很高的能量,而且均匀地穿过绝缘层,所以形成的交联键结合能量高,稳定性好。表现出的物理性能为,耐热性能优于化学交联电缆。但由于受加速器能量级的限制(一般不超过3.0Mev电子束有效穿透厚度为10mm以下,考虑几何因数,生产电缆的电压等级仅能达到10KV,优势在6KV以下。

三、辐照交联电缆特性

  电缆绝缘材料的老化寿命主要取决于其热老化寿命,它是在热作下绝缘材料内所发生的热氧氧化、热裂解、热氧化裂解,缩聚等化学反应的速度所决定的,因此绝缘材料的热老化寿命直接影响着电缆的使用寿命,按照化学反应动力学推导及人工加速热老化试验测得的(20-30年)辐照交联电缆长期允许工作温度为:

1、电力电缆 YJV 0.6/1KV 116℃

  若按额定工作温度105℃推导,其热老化寿命超过60年。

  若按额定工作温度90℃推导,其热老化寿命超过100年。

2、架空绝缘电缆 JKLYJ 10KV 122℃

  架空绝缘电缆在露天空中敷设,绝缘材料的耐环境及耐辐射性更显重要。辐照交联绝缘材料要经过辐照加工,其本身就具有很好的耐辐射能力,交联生产过程中所施加的辐照剂量距其破坏剂量留有很大安全裕度。聚乙烯辐射破坏剂量为1000KGY,而加工剂量约为200KGY,加之特殊配方改进,在相当宽的范围内仍是受辐射交联状态,所以在较长的前期使用过程中受到辐射其性能会有所提高。

四、常用塑料绝缘电缆性能对比

  目前在电缆生产中,最常用的绝缘塑料有聚乙烯和聚氯乙烯,其中聚乙烯材料具有更好的电气性能及较好的交联性,因此而发展了多种工业交联生产工艺,化学交联和辐照交联。除下表性能以外,在生产和敷设过程中,目前所常用的交联电缆的绝缘层都表现为硬度和强度较大(常温下),特别是比聚氯乙烯绝缘剥离难度增大。由于辐交联电缆的交联性能最好、交联度最高,相对而言剥离强度也最大。如果交联电缆绝缘层的剥离比较容易(类似于聚氯乙烯),那必然是交联度不够或没有交联。通常情况下,温水交联工艺生产的交联电缆,出现交联度不够的情况较多,原因是该类产品本来交联度就相对较低,而且交联工艺非连续、不能自动控制,受人为因素影响很大,容易发生欠交联。

以1*70为例说明常用塑料绝缘电缆特性对比表

项目 普通PVC(聚氯乙烯) 化学交联聚乙烯 辐照交联聚乙烯

200C体积电阻率 1*1013 1*1017 1*1017

耐温等级(℃) 70 90 90-150

短时过载温度(℃) 160 250 270

载流量(倍) 1.0 1.3 1.6

老化条件0C 7天 100℃ 7天 135℃ 7天 158℃ 7天

负载下伸长率(≤%) 175 100

负载下耐刮磨试验(次) 20000 20000 100000

耐磨损性 为PVC的5倍 为PVC的10倍、尼龙的5倍

耐油耐化学腐蚀性 浸于汽油7天无变化 浸于汽油30天无变化

介电常数 5.0 2.3 2.3

氧指数 28 20 37

成束燃烧炭化部分高度 <2.5 <1 <0.3

耐光老化性KJ <230 <300 <400

搞张强度N/cm2 70℃时 12.5 90℃时 12.5 90℃时 23.1

断裂伸长率 700C时 125% 90℃时 200% 90℃时 240%

耐臭氧性臭氧浓度

0.03%下断裂时间(小时) 1000 1000 1200

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