[发明专利]从电力电缆交联电气绝缘系统提取交联副产物方法及相关电力电缆

说明书

本公开涉及从电力电缆交联电气绝缘系统提取交联副产物方法及相关电力电缆。一种包括至少一个电缆芯的能量电缆，该电缆芯包括电导体、交联电绝缘层以及置于电缆芯中的包括至少第一沸石和第二沸石的沸石系统的颗粒。第一沸石的颗粒能够非常高效且不可逆地提取和吸收从交联反应得出的副产物，从而避免电缆寿命期间绝缘材料中的空间电荷积聚。第二沸石的颗粒能够吸收由交联副产物在其在第一沸石上吸收时由交联副产物的二聚/低聚和分解反应意外地形成的水分子，从而避免在绝缘材料上形成水树。而且，本发明涉及一种从能量电缆芯的交联电绝缘层中提取交联副产物的方法，该方法包括制造包括上述沸石系统的颗粒的能量电缆芯、加热该能量电缆芯直到使得交联副产物从交联电绝缘层迁移的温度；然后在能量电缆芯周围放置金属屏蔽。

技术领域

本公开涉及从电力电缆的交联电气绝缘系统中提取交联副产物的方法以及相关的电力电缆。

背景技术

用于传输电能的电缆，尤其是用于中压或高压应用的电缆的情况下，通常包括电缆芯。电缆芯通常由至少一个涂覆有绝缘系统的导体形成，该绝缘系统依次由具有半导电特性的内部聚合物层、具有电绝缘特性的中间聚合物层和具有半导电特性的外部聚合物层形成。用于传输中压或高压电能的电缆一般包括屏蔽层，通常由金属或金属和聚合材料制成，包围每个电缆芯或把所有电缆芯包围在一起。屏蔽层可以制成为线(编织层)、螺旋状地缠绕在电缆芯上的带或纵向缠绕在电缆芯上的片的形式。

绝缘系统的聚合物层通常由基于聚烯烃的交联聚合物制成，特别是交联聚乙烯(XLPE)或弹性乙烯/丙烯(EPR)或乙烯/丙烯/二烯(EPDM)共聚物，如例如在WO 98/52197中所公开的。在将聚合物材料挤出到导体上之后执行的交联步骤在常规使用期间和电流过载的情况下即使在高温下也赋予材料令人满意的机械和电气特性。

聚烯烃材料(特别是聚乙烯)的交联过程要求向聚合物材料添加通常是有机过氧化物化合物的交联剂(crosslinker)，并随后在一定温度下加热以引起过氧化物裂解和反应。形成副产物，主要来自有机过氧化物的分解。在存在连续电场的情况下，被截留(entrap)在交联材料中的此类副产物造成空间电荷的积累，这会造成放电并最终造成绝缘刺穿，特别是在直流(DC)能量电缆中。例如，过氧化二枯基(最常用于电缆绝缘的交联剂)形成轻质副产物(甲烷)和重质副产物(主要是苯乙酮和枯基醇)。可以在相对低的温度(大约70℃)下通过短时间的脱气过程从电缆芯中消除甲烷，而苯乙酮和枯基醇只能通过在适于使副产物迁移的温度(通常大约70℃÷80℃)下对电缆芯进行长时间的脱气过程并随后从电缆芯中蒸发来去除。这种脱气过程应当执行长时间(通常为15天至大约2个月，取决于电缆的维度)并且不能连续执行，而是只能在可以容纳给定电缆长度的大型脱气设备中分批进行。这在很大程度上增加了DC能量电缆的生产时间和成本。

已知将沸石的颗粒并入具有由交联聚合物材料制成的绝缘系统的电力电缆中，以便减少脱气过程的持续时间。

本申请人的WO 2015/059520公开了一种能量电缆，该能量电缆包括具有交联的电绝缘系统的电缆芯以及放置在电缆芯中的沸石颗粒。沸石具有等于或小于20的SiO₂/Al₂O₃摩尔比、等于或大于的可沿着至少一个晶胞轴方向扩散的球体的最大直径、为2的维数，以及表述为等于或小于0.3wt％的Na₂O的钠含量。

GB 12513991涉及一种用于动态电缆的防水方法，特别是用于水下、高压输电应用。电缆具有内部部分和外部部分，外部部分包括包围内部部分的吸湿材料层和包围吸湿材料层的低扩散材料层。吸湿材料层包括包含在聚合物材料中的干燥剂，例如沸石。吸湿材料层吸收通过低扩散聚合物层渗透到电缆中的水。优选地将干燥剂在聚合物中的浓度选择为尽可能高，例如30％或更高。沸石颗粒的尺寸优选地小于10μm。沸石颗粒的平均孔隙率优选地在2.5和3.5埃之间，更优选地在3埃或30埃左右。