[發明專利]具有穩定化耐壓電阻的能量電纜

有效

• 申請號: 201080070906.0
• 申請日: 2010-12-23
• 公開（公告）號: CN103339686A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: G·佩雷戈;S·貝利
• 申請（專利權）人: 普睿司曼股份公司
• 主分類號: H01B3/22
• 分類號: H01B3/22;H01B3/44;C08K5/10;C08K5/20;H01B7/28;H01B17/34
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 任宗華

技術領域

本發明涉及能量電纜。特別地，本發明涉及用于輸送或分配電能，特別是中或高壓電能的電纜，所述電纜具有至少一種熱塑性電絕緣層。

背景技術

用于傳輸電能的電纜通常包括至少一個電纜芯。電纜芯通常由至少一種導體被具有半導電性能的內聚合物層、具有電絕緣性能的中間聚合物層、具有半導電性能的外聚合物層順序地覆蓋所形成。用于傳輸中或高壓電能的電纜通常包括至少一個由至少一個屏蔽層所圍繞的電纜芯，屏蔽層一般地由金屬或金屬和聚合物材料所制成。屏蔽層可以以線(編織)，成螺旋形旋繞電纜芯的帶材或縱向地圍繞電纜芯的片材的形式制得。圍繞至少一個導體的聚合物層通常由聚烯烴基交聯聚合物制成，特別是交聯聚乙烯(XLPE)、或也交聯的乙烯/丙烯彈性體(EPR)或乙烯/丙烯/二烯(EPDM)共聚物，例如在WO98/52197中公開的。

為了滿足材料在生產和應用期間不應對環境有害，和材料應該在電纜使用壽命的最終可再循環利用這樣對材料的要求，最近已經開發了具有熱塑性的材料制成的電纜芯的能量電纜，即聚合物材料沒有交聯從而可以在電纜使用壽命的最終可再循環利用。

在這方面，包含至少一個包覆層，例如基于聚丙烯基體與介電液的緊密混合的絕緣層的電纜是已知的，并且公開在WO02/03398、WO02/27731、WO04/066317、WO04/066318、WO07/048422、和WO08/O58572中。可用于這種電纜的聚丙烯基體包括聚丙烯均聚物或共聚物或兩者皆有，其特征為以相對較低的結晶度從而為電纜提供適合的撓性，而不是在電纜工作和超負荷溫度下削弱機械性能和耐熱壓力性。電纜包覆層的性能，特別是電纜絕緣層的性能也得益于與聚丙烯基體緊密混合的介電液的存在。介電液不應該影響上述機械性能和耐熱壓力性并且應該與聚合物基體緊密和均勻的混合。

為了安全和經濟的原因，國際標準日益要求越來越嚴格的長期的電纜性能，特別是對于中和高壓應用而言。

加快電纜老化和縮短其使用壽命的可能的主要現象之一是所謂的″水樹″，其是由水分滲入電纜層，特別是滲入半導體層和絕緣層所引起的。水分滲入和隨之發生的水樹經常由于上述層中存在的空隙、缺陷(甚至是微觀缺陷)和污染物而被釋放。

在具有交聯聚烯烴組合物作為絕緣層的能量電纜領域，例如人們已知的交聯聚乙烯(XLPE)或交聯乙烯/丙烯彈性體(EPR)或乙烯/丙烯/二烯(EPDM)共聚物，為了避免水-樹和由其帶來的有害的后果，在形成絕緣層的材料中加入少量通常被稱為″水樹抑制劑″的添加劑，上述″水樹抑制試劑″將能避免水樹生長和促進介電強度保持，以及從而提高電纜的使用壽命。

已知各種的水樹抑制劑。例如，US4,370,517致力于通過將特定的酯基含量引入圍繞導電體的絕緣體中來抑制電力設備的絕緣體如電纜等中水樹的產生。可以使用多種酯基源。換句話說，可以將脂肪酸的鹽或酯引入聚烯烴中。作為脂肪酸，可以使用硬脂酸、癸二酸或己二酸，但是本領域技術人員將發現任何脂肪酸并且優選那些具有6-31個碳原子的脂肪酸是適合的，必要的一點是在聚烯烴組合物中存在酯基本身。適合的脂肪酸鹽的實例是硬脂酸鎘、硬脂酸鉛、硬脂酸鋅和硬脂酸鋰。適合的酯是上述脂肪酸和多元醇或二醇的酯。優選多元醇包含5-6個碳原子。二醇，例如，聚乙二醇可以包含2-46個碳原子。酯的特定實例包括聚乙二醇二硬脂酸酯、聚己二酸丙二醇酯、聚癸二酸亞丙酯、硬脂酸甘油單酯、山梨糖醇三油酸酯、山梨糖醇三硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇三硬脂酸酯，等等。

或者，同前根據US4,370,517，通過使用包含含有酯基的單體作為共聚單體的主要的聚烯烴基共聚物可以將酯基直接引入到聚烯烴聚合物鏈中，例如，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(此后稱為EVA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(此后稱為EEA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(此后稱為EMA)、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物以及它們每個的混合物。

US4,305,849涉及一種聚烯烴組合物，當用作在水下操作的高壓(high-tension)電力電纜的電絕緣時，其發生非常少的以枝狀空隙的形式出現的劣化的易損性。尤其是這篇文件教導用于電絕緣的聚烯烴組合物包含聚烯烴或交聯的聚烯烴和少量高分子量聚乙二醇。作為這一發明的特征的高分子量聚乙二醇選自從1,000到20,000的分子量的系列。