一种新型半导电非阻水缓冲垫层高压电力电缆制造技术

本发明专利技术涉及高压电力电缆技术领域，具体涉及一种新型半导电非阻水缓冲垫层高压电力电缆。包括导体，导体外依次设置绕包半导电尼龙带、超净XLPE绝缘层、半导电非阻水缓冲带、皱纹铝护套、电缆沥青、绝缘外护套、石墨涂层，在超净XLPE绝缘层内层与绕包半导电尼龙带之间设置超光滑半导电层，在超净XLPE绝缘层外层与半导电非阻水缓冲带之间设置超光滑绝缘屏蔽层。该电缆能够有效的解决了行业内因阻水粉吸水产生白色物质腐蚀电缆本体，最终导致本体击穿的问题，提高了高压电力电缆使用的安全性、可靠性。靠性。靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种新型半导电非阻水缓冲垫层高压电力电缆


[0001]本专利技术涉及高压电力电缆
，具体涉及一种新型半导电非阻水缓冲垫层高压电力电缆。

技术介绍

[0002]进入21世纪以来，随着我国经济的高速发展，社会总用电量逐年攀升，我国电力行业得到了迅猛发展。高压交联聚乙烯绝缘电力电缆在我国已经使用了将近三十年，最初全部使用进口产品，到目前为止66~500kV的电力电缆基本全部实现国产化，每年有超过一万公里的高压电缆埋设于地下，进口产品与国产产品在护层结构和原材料特性方面各有其特点，这种结构在全球来讲具有一定的区域性，全球其他地区交联聚乙烯高压电缆一般采用综合护层结构或平滑金属护层结构。
[0003]国内高压电缆产品从生产设备、原材料选择、产品特性和生产工艺等因素分析，影响高压交联聚乙烯绝缘电力电缆产品质量的主要因数之一是护层结构及其原材料性能和护层加工工艺。而目前国内困扰高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的主要问题就是缓冲层的烧蚀问题，当前如何解决缓冲层烧蚀问题成了国内各大电缆企业技术攻关课题之一，也是迫在眉睫，急需解决的问题。
[0004]目前国内大多数电缆生产企业主要还是使用皱纹铝金属护套跟聚酯纤维阻水缓冲带作为缓冲层的结构，但有实例说明，这种结构电缆在经过5~10年的运行之后，陆陆续续的出现高压电缆缓冲层局部出现发白、烧蚀和电缆击穿的问题。行业内对高压电缆缓冲层烧蚀的成因机理有了充分的了解，到目前为止认知的引起烧蚀的原因有：a.半导电缓冲阻水带材料考核要求的缺失：由于电力电缆内部材料之间存在相容性的特点，缺少半导电缓冲阻水层原材料针对这方面的考核要求；b.产品标准要求不清晰：高压电缆产品标准中半导电缓冲层的作用描述不够清晰，导致在结构设计和材料选择等方面考虑不够仔细，容易形成电缆径向电流的集中，局部缓冲层发热引发烧蚀或加速白色粉末的形成；c.半导电缓冲阻水层吸湿性强认识不足：原材料制造、包装、运输、原材料使用过程和安装等环节中没有充分认识半导电缓冲阻水带吸潮强的特点，缓冲带吸潮是加速白色粉末形成的主要原因。
[0005]目前，还没有相应的产品能够有效地解决上述的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了解决上述提出的目前高压电缆缓冲层容易出现烧蚀的问题，提供一种新型半导电非阻水缓冲垫层高压电力电缆，通过这种电缆，明显改善电缆缓冲层的烧蚀问题。
[0007]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种新型半导电非阻水缓冲垫层高压电力电缆，包括导体，导体外依次设置绕包
半导电尼龙带、超净XLPE绝缘层、半导电非阻水缓冲带、皱纹铝护套、电缆沥青、绝缘外护套、石墨涂层，在超净XLPE绝缘层内层与绕包半导电尼龙带之间设置超光滑半导电层，在超净XLPE绝缘层外层与半导电非阻水缓冲带之间设置超光滑绝缘屏蔽层。
[0008]目前的半导电缓冲阻水带吸潮后在与铝护套接触的地方容易形成白色粉末，高压电缆半导电阻水带上的阻水粉吸水后，阻水粉会形成游离的OH
‑
离子，在铝护套的波谷内侧与缓冲层接触，铝是两性金属，即既能与酸反应，也能与碱反应。因此铝护套与缓冲层接触处的OH
‑
会与铝反应，如果有电场作用下，OH
‑
会更容易汇集到铝套与缓冲带接触的位置，铝与碱（OH
‑
）发生反应：反应生成的偏铝酸钠极易溶于水，且吸收空气中的CO2发生如下反应：CO2过量时：CO2少量时：氢氧化铝能继续反应生成氧化铝：生成白色晶体，Al2O3此种情况下铝护套中铝元素就转移到缓冲层上形成白色粉末。
[0009]另外在有电场作用下，也有可能发生电化学腐蚀，电化学反应通常在直流电情况下较易产生，但在交流电情况下也能发生电解。
[0010]铝在泄漏电流的作用下发生电化学腐蚀，在碱性条件下，交流电正半周时的阳极反应是：交流电负半周时的阴极反应是，；电解池的总反应是；氢氧化铝能继续反应生成氧化铝：另外，当半导电阻水带吸潮后，阻水粉会形成游离的OH
‑
离子和Na
+
离子，当OH
—
离子吸收了空气中CO2，可能会有如下反应方程式：CO2少量时：；；CO2过量时：；
；Na2CO3和NaHCO3是白色粉末晶体，属于无机盐类物质，因此白色粉末中的钠是以碳酸钠或碳酸氢钠的形式存在。
[0011]因此，白色粉末中的主要成分是AL2O3、Na2CO3、NaHCO3,这三种物质晶体的电阻显绝缘特性，不利于泄漏电缆的传导，甚至可能产生热量，引起温升导致电缆的击穿。
[0012]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种新型半导电非阻水缓冲垫层高压电力电缆制造出的产品综合考虑阻水带的阻水性能和电缆结构设计，实现高压电缆护层的阻水特性要求；同时考虑采用较低的pH值半导电阻水缓冲带，抑制缓冲带吸潮后白色粉末的形成；铝护套与缓冲层紧密接触的结构设计不仅保证缓冲层内六种电流通道的均匀性，同时也保证了绝缘热膨胀后不受挤压。
[0013]本案从两个方面入手解决上述的问题，具体为：第一方面，在设计非阻水型高压电缆护层结构时，既要考虑电缆的热膨胀问题，又要考虑铝护套波谷与缓冲层的紧密接触问题，紧密接触既是六种电流在缓冲层中形成均匀通道的要求，也是缓冲层阻水特性的要求。
[0014]在制定生产工艺时会出现三种状态：当铝护套轧纹深度很浅，缓冲层与铝护套间留有间隙，电缆线芯依靠自身的重量通过缓冲层与皱纹铝护套的波谷单点接触，点接触，我国早期的铝护套高压电缆这种情况比较多。
[0015]当铝护套轧纹深度较深时，电缆缓冲层与皱纹铝护套的波谷大部分接触，属于部分线接触；当铝护套轧纹轧的很紧时，电缆线芯通过缓冲层与皱纹铝护套的波谷全部接触，波谷全部线接触。
[0016]如果铝护套采用平滑结构，而且绝缘屏蔽层与铝护套之间间隙得当，可以面接触状态，当然综合护层结构也可以实现面接触状态。
[0017]缓冲层或纵向阻水层与金属层面接触对电缆的使用寿命、运行的可靠性会起到很大的作用。
[0018]从缓冲层电气作用的要求看，铝护套波谷与缓冲层接触越紧越好，但又会带来另外一个问题，就是绝缘热膨胀后绝缘受压问题，因此应综合考虑电缆护层结构的设计。
[0019]经过我们长时间的验证，皱纹铝结构的110kV高压电力电缆铝护套与缓冲层之间负间隙0.5mm；220kV高压电力电缆铝护套与缓冲层之间负间隙1.0mm,在这种结构情况下能最大限度的提高了铝护套与缓冲层的接触面积，保证了径向电流在各个方面都有路径，均匀了六种电流的通道，而且也不会产生因电缆正常运行发热膨胀导致绝缘屏蔽表面压痕的问题。
[0020]第二方面，更换传统的半导电缓冲阻水带，使用新型的半导电非阻水性缓冲带。之前提到白色粉末物质的产生主要是半导电阻水带上的阻水粉吸水形成游离的OH
‑
离子，在电场作用下发生一系列的化学反应，久而久之腐蚀到绝缘本体。现将含有阻水粉的半导电缓冲阻水带替换成不含阻水粉的半导电缓冲带，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型半导电非阻水缓冲垫层高压电力电缆，其特征在于：包括导体，导体外依次设置绕包半导电尼龙带、超净XLPE绝缘层、半导电非阻水缓冲带、皱纹铝护套、电缆沥青、绝缘外护套、石墨涂层，在超净XLPE绝缘层内层与绕包半导电尼龙带之间设置超光滑半导电层，在超净XLPE绝缘层外层与半导电非阻水缓冲带之间设置超光滑绝缘屏蔽层。2.根据权利要求1所述的一种新型半导电非阻水缓冲垫层高压电力电缆，其特征在于：上述的电缆结构中，皱纹铝护套嵌入至半导电非阻水缓冲带中。3.根据权利要求2所述的一种新型半导电非阻水缓冲垫层高压电力电缆，其特征在于：上110kV高压电力电缆中皱纹铝护套与半导电非阻水缓冲带之间的负间隙0.5mm；220kV高压电力电缆皱纹铝护套与半导电非阻水缓冲带之间负间隙为1.0mm。4.根据权利要求1所述的一种新型半导电非阻水缓冲垫层高压电力电缆，其特征在于：所述电缆的加工工艺包括以下内容：（1）关于超净XLPE绝缘层，取100份的线性低密度聚乙烯、20
‑
40份的全密度聚乙烯，3
‑
5份的抗氧剂，0.5
‑
1份的交联剂，低密度聚乙烯的熔融指...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐松，魏学志，杨丽伟，
申请(专利权)人：杭州电缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：