XLPE是通过把低密度聚乙烯(LDPE)和交联剂(如过氧化物)混合而制成的一种热固性材料。1963年3月,通用电气研究实验室发明了XLPE。长链的PE分子在硫化过程中发生“交联”,形成了XLPE。XLPE不仅具备了同热热塑性PE同样良好的电性能,还具备了更好的机械性能,尤其是在高温度下。电缆可定制,定制电缆就到河南华东,XLPE绝缘电缆的最高导体工作温度为90℃,过载测试高达140℃,短路温度可达250℃。XLPE具有极好的电介质特性,可用于600V到500kV的电压范围内。
一、绝缘硫化过程
交联工艺对所使用的聚合物是特定的。可交联聚合物的制造是从一种基体聚合物开始,然后加入稳定剂和交联剂形成混合物。交联过程在分子结构中加入更多的连接点。一旦被交联,聚合物分子链仍保持弹性,但是不能被完全切断,变成易流动的熔融体。
XLPE绝缘电力电缆采用的交联方式基本有两种:
1)过氧化物交联:未交联的绝缘材料被挤包到电缆导体上以后,在硫化管中过氧化物交联剂受热分解,使熔融态的聚合物发生交联。这种方式适用于XLPE和EPR绝缘材料。过氧化物交联方法是全球最主广泛使用的交联技术,已应用在MV、HV以及EHV绝缘电缆的制造中。湿法交联基本用于低压电缆的制造,有时也用于MV电缆。
2)湿法交联:将化学组分(硅烷)引入到聚合物分子链中,当这些组分接触水后,就会引发交联反应。交联反应发生在绝缘挤出后的固相中。生产MV电缆时,如果挤出生产线需要生产不同结构设计的电缆,并且(或者)制造长度相对较短的时候,湿法交联是最常用的方式。在这种情况下,从产品的角度来讲,将挤出过程与硫化过程分开是非常合适的。
二、抗水树交联聚乙烯(WTR-XLPE)
水树现象会减少XLPE电缆的使用寿命。在几个月或者几年的时间里,水树的生长相对缓慢。当水树生长时,水树尖端电场强度增加,这时会在水树顶部激发出电树枝。电树一旦生成,就会迅速地生长,导致绝缘材料性能减弱,以致不再能够承担运行电压,从而致使电缆在生长水树/电树的位置击穿。
三、乙丙橡胶(EPR)
EPR是一种由乙烯、丙烯(有时会有第三种单体)共聚而成的热固性材料,三种单体的共聚物称为三元乙丙橡胶(EPDM)。在柔软的共聚物中,添加一系列经过设计的填料,会使材料具备良好的热性能,挤出性能及电性能。这类绝缘以EPR为代表。在较宽的温度范围内,EPR始终保持柔软,并且具有良好的耐电晕性能。然而,EPR材料的介质损耗明显高于XLPE和WTR-XLPE。
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