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「碳黑」导电炭黑在电缆屏蔽料中的应用

来源:碳黑工业 | 作者:德隆导电炭黑 | 发布时间: 2023-04-27 | 1833 次浏览 | 分享到:

输电或配电用的电力电缆构造是比较复杂的,以具有代表性的15kV地下电力电缆为例,如图5-7,电缆的中心是金属芯线,其外覆盖一层充填有炭黑的聚乙烯半导电屏蔽层(亦称内屏蔽层),然后覆盖由交联聚乙烯构成的绝缘层,内屏蔽层的作用是防止因在金属芯线和绝缘层之间形成间隙而产生电晕放电。绝缘层之外是一层由填充有炭黑的聚乙烯绝缘屏蔽层(亦称外屏蔽层),然后是由铜线构成的中性线,最外则是电缆护套。

内、外屏蔽层的基料常用EVA、EEA等交联聚乙烯的共聚物,炭黑则常用导电性能较好的乙炔炭黑、油炉法导电炭黑或重油造气副产炭黑。不同电缆制造厂家采用的炭黑品种和配合料的性能可能不同,但都把延长电缆的使用寿命放在首位,因为电缆的初装费和发生故障后造成的损失和修复的费用相比要低得多。

内、外屏蔽料的质量对电缆的寿命有显著影响。一是屏蔽层必须十分光滑、平整,因为屏蔽层的任何凸出的疵点都会增强局产电场而导致绝缘层被击穿和电缆的过早损坏。炭黑中的杂质(焦粒、耐火材料、铁锈等),以及炭黑分散不均,常常是形成这种疵点的主要原因。

当然,基料粘度过高时也容易形成这种疵点。因此必须选用筛余物很低的和容易分散的炭黑,同时还应采用熔点和粘度适宜的基料,以及剪切力大并有筛网的混合和挤出设备。

漏入电缆护套的水气形成“水树”现象,可能导致电缆的过早损坏。“水树”意指高电应力下聚合物破裂时,水在电缆内形成的树状结构。炭黑的无机杂质中的水溶性离子,可能是构成这种“水树”的原因。存在不同形式的“水树”,但最有害的是在内屏蔽层和绝缘层的界面间形成的。因此对屏蔽料用炭黑要求有较高的化学清洁度,无机杂质要少。

电缆中所用聚合物配合料的机械性能也是很重要的。此材料必须能承受温度的周期性变化、臭氧的侵袭,以及其他环境因素的影响。电缴要在田野中安装,为同长度的电缆通过机械的方法连接在一起,并形成网络。连接时,要剥去电缆端部的材料,使金属导线之间在绞接后形成良好的接触。每层电缆料的定伸应力和撕裂强度,以及层和层间的附着力对于野外使用的电缆都很重要。电缆料的机械性能主要取决于所用基料的类型、但加工条件、炭黑品种和用量也有一定影响。电缆料中炭黑配合量较多时,材料的机械性能趋于降低,故对内、外屏蔽料而言,采用导电性好的炭黑品种可以减少用量,从而能保持较好的机械性能。