[发明专利]一种抗击穿电力电缆

说明书

本发明涉及一种抗击穿电力电缆，包括导体，所述的导体外侧包裹有导体屏蔽层，所述的导体屏蔽层外侧包裹有绝缘橡胶层，所述的绝缘橡胶层外侧为绕包层，绕包层外侧为橡胶保护层，所述的导体屏蔽层为石墨烯屏蔽材料。该电力电缆具有很好的抗击穿效果，可以适应各种极端环境。

技术领域

本发明涉及一种电力电缆，具体涉及一种抗击穿电力电缆。

背景技术

随着我国城市化与现代化的加速进行，国内的电力系统也在不断地被完善。各种大型的水力发电站、大型集约型发展的煤、水力、核能、可再生新能源发电站等都在纷纷的建设当中。这就导致交联聚乙烯绝缘中高压电力电缆的需求量逐年升高。IEC 502规定，额定电压在1.8/3.0kV以上以及用聚氯乙烯、乙丙橡胶绝缘，额定电压在3.6/6.0kV以上的电缆，必须使用内、外半导电屏蔽层。

近年来，我国一直在致力于提升半导电屏蔽层的质量水平，缩小与国外先进水平的差距。限制中高压电力电缆用半导电屏蔽料国产化的主要原因是缺少性能优异的专用树脂以及制备超纯材料的技术还不成熟。由于中高压电力电缆绝缘层内的电场强度非常大，任何半导电屏蔽层上的微小缺陷都可能导致严重的电场变形，发生局部放电，最终引发电树枝的现象。因此，中高压电力电缆所使用的半导电屏蔽层要求具有光滑度很高的挤出表面。

国外从上个世纪五十年代便开始了对半导电屏蔽料的研究与开发。到了六十年代，乙烯-醋酸乙烯共聚物等聚合物的商品化加速了人们对电缆屏蔽料的研发。七十年代后，国外己研发出具有实际应用价值的半导电屏蔽料并成功的投入了使用。然而，我国对于半导电屏蔽料的研究开始于上个世纪末，相比发达国家来说起步较晚。所用电缆原材料如EVA、高纯聚乙烯等多依赖于进口，国内生产的导电炭黑也与国外有着较大差距。这就导致了国内生产的屏蔽料在电性能方面有着严重的缺陷，相比国外的产品，屏蔽层表面有更多的凸起或毛刺，不够平整。

中国国家行业标准规定，超过5kv的高压电缆被要求使用屏蔽层。屏蔽层的基本功能是将电场限制在电缆中使其与外部电场隔离，并在绝缘层内得到均匀的电场分布。同时，屏蔽层也为绝缘层与导体提供了一层光滑、连续、导电、等电位的界面。电缆屏蔽层分为导体屏蔽(内屏蔽)与绝缘屏蔽(外屏蔽)。

半导电屏蔽料是填充了一定含量导电填料后达到一定电导率的高分子复合材料，主要由基体树脂、导电填料和其他助剂加工而成。基料是在加入了大量的导电填料后仍然能维持优良的挤出性能的聚合物材料。同时，根据电缆的三层共挤工艺，屏蔽料基料与绝缘材料在相近的加工条件下应有相似的耐热等级与交联速度。国外已经商品化的屏蔽料基料有乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)与低密度聚乙烯共聚物(LDPE)等。

国外在二十世纪五十年代便开始了半导电屏蔽料的研究开发。到了六十年代，随着EVA与EEA的商品化，迎来了屏蔽料研发的热潮。到了七十年代的时候，美国、欧洲和日本就已经有了半导电屏蔽料面市。然而我国在这方面研究相比发达国家起步较晚，目前国内使用的半导电屏蔽料大多还依靠进口。

近年来，国内研究人员也对电缆屏蔽料进行了研究。1996年，伍佩芳等对电缆用半导电屏蔽材料的选择进行了综述，在原材料方面总结出了国外半导电屏蔽材料常用的基料、导电填料、抗氧剂、交联剂和加工助剂。为国内屏蔽料的生产提供了指导性的方向。

2010年，国网电力研究院的阎孟昆分别对进口与国产两种不同的屏蔽材料进行抗水树枝能力进行试验，并建立了一套完整的评价体系。该体系在一定实验条件下，对电缆样品进行了两周的负荷循环、四个月的加速老化实验、六个月的加速老化实验和12个月的加速老化实验和18个月的加速老化实验。随后，对老化前后的电缆样品进行了逐级工频击穿，并对击穿后的样品进行水树枝形态的检测。结果发现采用国产屏蔽层的交联聚乙烯电缆，其工频击穿特性远远弱与采用进口屏蔽层的交联聚乙烯绝缘电缆。