[發明專利]具有交聯電絕緣系統的能量電纜，和從中提取交聯性副產物的方法

有效

• 申請號: 201580078984.8
• 申請日: 2015-04-22
• 公開（公告）號: CN107533885B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: R·斯卡;P·阿內利
• 申請（專利權）人: 普睿司曼股份公司
• 主分類號: H01B7/17
• 分類號: H01B7/17;H01B3/00;H01B13/00;H01B13/22
• 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

一種能量電纜，它包含至少一個電纜芯，所述電纜芯包含電導體，含內部半導層、絕緣層和外部半導層的交聯電絕緣系統，以及置于電導體和絕緣系統的內部半導層之間的沸石顆粒。沸石顆粒能有效地提取并不可逆地吸收由交聯反應衍生的副產物，以便避免在電纜使用期過程中絕緣材料內空間電荷累積。這允許消除具有交聯絕緣層的能量電纜芯的高溫，長的持續脫氣過程，或者至少降低溫度和/或其持續時間，以便增加生產率并降低制造成本。

技術領域

本發明涉及具有交聯電絕緣系統的能量電纜，和從中提取交聯副產物的方法。

背景技術

用于輸送電能的電纜，尤其在中或高壓應用的電纜情況下，包含通常含用絕緣系統涂覆的導體的電纜芯，所述電纜芯通過具有半導性能的內部聚合物層，具有電絕緣性能的中間聚合物層，具有半導性能的外部聚合物層按序形成。

在中或高壓下用于輸送電能的電纜一般包含典型地由金屬或金屬和聚合物材料制成的包圍電纜芯的屏蔽層。屏蔽層可以以繞電纜芯螺旋纏繞的帶狀物的線材(辮子)或者繞電纜芯縱向包繞的片材形式制造。

這種絕緣系統的層通常由聚烯烴-基交聯聚合物，尤其交聯聚乙烯(XLPE)，或正例如在WO 98/52197中所公開的那樣也交聯的彈性乙烯/丙烯(EPR)或乙烯/丙烯/二烯烴共聚物(EPDM)制造。在導體上擠出聚合物材料之后進行的交聯步驟在常規使用過程中和在電流過載情況下，甚至在高溫下均得到材料滿意的機械和電性能。

電纜絕緣系統中的聚烯烴材料，尤其聚乙烯(XLPE)的交聯工藝要求添加交聯劑，通常有機過氧化物到聚合物材料中，和隨后在引起過氧化物解離的溫度下加熱并反應。主要由有機過氧化物分解形成副產物。在存在連續電場情況下，被捕獲在交聯材料內部的這種副產物會引起空間電荷累積，空間電荷累積可引起放電和最終絕緣體擊穿，尤其在直流電(DC)能量電纜中。例如，二枯基過氧化物(電纜絕緣所使用的最常見的交聯劑)將形成甲烷(輕質副產物)和重質副產物(主要是苯乙酮和枯醇)。甲烷可采用短的脫氣過程在相對低溫(約70℃)下從電纜芯中排出，而苯乙酮和枯醇僅僅可通過在適合于引起副產物遷移的溫度(通常約70℃至80℃)下，對電纜芯進行長期脫氣工藝和隨后從電纜芯中蒸發而除去。長時間(通常15天到約2月，這取決于電纜的尺寸)進行這一脫氣過程，且在可容納給定電纜長度的大型脫氣裝置中不可能連續而只能是分批進行。

因此，當在能量電纜中使用交聯的絕緣系統時，必須考慮顯著的脫氣時間和相關的成本，

在US 2010/0314022中，描述了采用擠出的聚合物基電絕緣系統，生產絕緣DC電纜的方法，該方法包括下述步驟：提供含配混聚合物組合物，優選配混的聚乙烯組合物的聚合物基絕緣系統；任選地交聯該聚合物組合物；和最后將該聚合物基絕緣系統暴露于熱處理工序下，同時聚合物基絕緣系統的外表面被覆蓋層非均勻分布地覆蓋，所述覆蓋層對在聚合物基絕緣系統內存在的至少一種物質不可滲透，進而均等化在聚合物基絕緣系統內所述至少一種物質的濃度。至少一種物質典型地包括交聯性副產物和各種添加劑，它們典型地增加材料的導電率。優選地，繞DC電纜卷包繞薄的金屬箔或類似物。備選地，不可滲透的覆蓋層可以是金屬屏蔽或在金屬屏蔽外部排列的外部覆蓋物或鞘。這一工藝的總體效果是盡可能均等化交聯副產物在絕緣層內的濃度，然而，它們沒有從電纜芯中除去。

JP 64-024308涉及提供有置于內部半導層和絕緣層之間或者外部半導層和絕緣層之間的空間電荷緩沖層的DC電力電纜，其中通過乙烯和用量為0.01至2mol％/1mol乙烯的芳族單體，例如苯乙烯的共聚物，形成空間電荷緩沖層。由于芳族單體中苯環的共振效果導致周圍的電子能被吸收并防止形成空間電荷，和另外可改進基礎聚合物的介電強度。