[发明专利]一种高压电缆用半导电屏蔽料

说明书

本发明提出了一种高压电缆用半导电屏蔽料，所述半导电屏蔽料按照质量分数计包括：非极性基料60‑80％、炭黑10‑40％、交联剂1.5‑2％和抗氧化剂0.1‑0.5％，本发明有效抑制了高压直流电缆中空间电荷的聚集，同时大大提高了电缆长期运行的可靠性和稳定性，可广泛应用于高压电缆系统。

技术领域

本发明涉及一种半导电屏蔽料的材料，具体讲涉及一种高压电缆用半导电屏蔽料。

背景技术

聚乙烯绝缘电缆具有体积小，重量轻，工作温度高，维护成本低以及环保的优点，因此在生产运输，安装回收等方面相比于其他绝缘材料电缆更具有优势。现有的聚乙烯电缆只能在低压配电系统中用于直流电能的传输，却无法直接应用在高压直流系统中，主要原因在于聚乙烯绝缘电缆会在高压直流电场中积累大量的空间电荷，从而引起绝缘系统中电场分布的严重畸变，如果局部电场强度远高于电缆的运行强度，会导致电缆材料加速老化甚至在电场畸变严重区域直接击穿。添加剂和交联副产物在直流电场下电离和极化均会造成聚乙烯绝缘电缆中的空间电荷现象，空间电荷的聚集会严重威胁高压直流电缆的长期运行和最终寿命，因此需要抑制高压直流电缆中空间电荷的聚集。

6,924,435 B2号美国专利，以及CN 101585943、CN 105131419号中国专利专利中，分别采用了添加剂，空间电荷抑制剂或其他纳米掺杂方法来改善半导电屏蔽料中的空间电荷现象。然而，在半导电屏蔽料中加入添加剂不仅生产复杂和成本高昂，同时也可能会在半导电屏蔽层引入新的极性分子源，进而扩散至电缆绝缘层，形成电荷聚集，威胁高压直流电缆的安全稳定运行。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种抑制高压直流电缆中空间电荷聚集的半导电屏蔽料，本发明是采用以下技术方案实现的：

一种高压电缆用半导电屏蔽料，所述半导电屏蔽料按照质量分数计包括：非极性基料60-80％、炭黑10-40％、交联剂1.5-2％和抗氧化剂0.1-0.5％。

进一步的，所述半导电屏蔽料包括：非极性基料65-75％、炭黑10-35％、交联剂1.8-2％和抗氧化剂0.1-0.2％。

进一步的，所述非极性基料为低密度聚乙烯或质量分数≥10％的低密度聚乙烯和超低密度聚乙烯的混合物，其熔体流动速率为0.15-0.25g/min,密度为900-910g/m³。

进一步的，所述炭黑为粒径20-40nm，比表面积50-65m²/g、灰烬和硫化物含量≤100ppm的超净导电炭黑。

进一步的，所述交联剂为过氧化物类化合物，所述抗氧化剂为硫代双酚类化合物。

进一步的，所述交联剂为过氧化二异丙苯，所述抗氧化剂为双硫醚。

进一步的，所述半导电屏蔽料的制备步骤如下：

(1)将基料与抗氧化剂升温至140℃融化并混合；

(2)在步骤(1)所得产物中掺入炭黑搅拌均匀；

(3)将步骤(2)所得产物降温至115℃后，掺入交联剂搅拌均匀；

(4)冷却至室温得半导电屏蔽料。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

(1)本发明提出的抑制高压直流电缆中空间电荷聚集的半导电屏蔽料，通过引入不含杂质和极性分子的材料对传统绝缘料进行改性，并配合电缆主绝缘材料，随电屏蔽料厚度增加，电荷密度波动在60C/m³范围，电荷分布更加均匀，有效抑制了空间电荷在直流电场下产生和迁移。

(2)本发明提出的半导电屏蔽料电场的增强量低，有效抑制了空间电荷对电场分布的影响，在混入超低密度聚乙烯后，电场增强量均低于3％。