[发明专利]一种高压直流电缆用超光滑半导电屏蔽材料

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种电缆材料，具体是一种高压直流电缆用超光滑半导电屏蔽材料。

背景技术

随着电力系统的不断扩大，输电功率的不断增加，输电距离逐渐增长，交流输电遇到一些技术困难，直流输电是解决输电技术困难的方向之一。直流输电相比于交流输电具有输送效率高、线路损失小、调节电流和改变功率传递方向方便、投资费用少，长度不受电容电流的限制、可作为两种电网的联接线、能降低主干线与电网间的短路电流、电晕无线电干扰小等优点。有多项研究证实交联聚乙烯中的空间电荷是导致电缆早期绝缘失效的主要原因。空间电荷注入电介质内，造成材料内部电场畸变，并最终导致材料的击穿，绝缘材料失效。绝缘介质中的空间电荷问题已经成为制约电力电缆向高电场发展的主要因素之一。

在导体和绝缘、绝缘和外屏蔽之间必须有半导电屏蔽层是公认的高压交流或直流电缆必须具有的结构，半导电屏蔽层可以均匀电场，降低绝缘层内的电应力，防止绞合导体和绝缘表面发生电晕放电，防止在短路时因导体过热而引起绝缘的损伤，长期运行经验表明半导电屏蔽层对电缆使用寿命也有重大影响。

半导电聚烯烃的导电性能通常是用加入导电炭黑的方法获得的。从炭黑的连锁导电机理考虑，炭黑的加入量是支配体积绝缘电阻率（ρυ）值的最大因素，只有加到一定数量后，才显示出导电性能，并随炭黑的增加而迅速降低，直到接近各炭黑自己的特性值为止。

现有技术半导电屏蔽材料为了使材料具有导电性能，需要大量添加炭黑，但是炭黑属于无机填料，与有机基料之间相容性差，大量添加的炭黑不能与基料充分相容，而且在半导电屏蔽材料挤出时，为了使材料具有较好的致密性，需要有较大的压力，在挤出压力的作用下，大量添加的炭黑也较容易析出，这些均导致半导电屏蔽层表面光滑性较差。现有技术一般采用聚乙烯和/或乙烯-乙酸乙烯共聚物（EVA）为材料的基料，在大量添加炭黑后，导致材料的物理机械性能变差，EVA添加量一般在40%以上，以增加基料的机械物理性能，如提高基料的抗拉强度、延伸率，降低基料粘度，大量添加的EVA与聚乙烯之间相容性也较差，同样会导致半导电屏蔽层表面光滑性较差。

半导电屏蔽层如果自身不能保证电性光滑（表面粗糙，甚至有尖锐的突出），存有不平的凹坑或有裂缝、断口，与绝缘接触不良等缺陷，就难以起到均匀电场的作用，甚至有可能引起严重的电场集中，导致局部放电或绝缘击穿，是空间电荷产生的一个主要原因。

现有技术半导电屏蔽材料中添加乙炔导电炭黑或其它普通导电炭黑，配制混炼对质量影响较大，对剪切力的强弱和混炼时间长短比较敏感，如果混炼时间不够，炭黑集结的大颗粒（平时炭黑颗粒之间，由于内聚力的作用，常集结成大颗粒），没有充分分散，影响将来挤出物的表面平整和力学物理性能；如果混炼时间太长，由于强烈的机械剪切力会破坏炭黑的高结构，降低连锁状态影响导电性能；因此半导电屏蔽材料性能不稳定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效导出电流，还具有超光滑表面特性，抑制电缆绝缘材料中的空间电荷积聚并且降低其电导率的半导电屏蔽材料。

本发明所述的高压直流电缆用超光滑半导电屏蔽材料，其包括以下组份和质量份数： 

聚乙烯                                              80-100份；

乙烯-乙酸乙烯酯共聚物                                0-20份；          

超导电碳黑                                          5-15份；

交联剂                                              1-2.5份；

抗氧剂                                              0.1-0.5份。

   所述聚乙烯为低密度聚乙烯，其熔融指数为0.8-12g/10min，密度为0.91-0.925g/cm³。

所述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中乙酸乙烯酯含量在5%～40%之间，最好含量在15%-28%。

所述超导电碳黑粒径小于30nm ，BET比表面积大于600m²/g，DBP吸油量大于200ml/g。

所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化二甲酰、二叔丁基过氧化物或双（叔丁基过氧异丙基）苯。