過氧化物交聯法是通過加入交聯劑而引發交聯的方法。它的主要優點是適合各種電壓等級和各種截面的交聯聚乙烯絕緣電力電纜生產,特別是10kV、35kV及以上的中高壓電纜。
1、蒸汽交聯(SCP)
蒸汽交聯制造技術是以橡皮連續硫化技術為背景演化而來的一種“古老的”交聯方法。此方法是以壓力為15~20kg/cm2,溫度180~200℃的過熱水蒸氣為加熱和加壓媒質,使聚乙烯實現交聯。蒸汽交聯是美國GE公司于1957年研究成功的。日本住友電氣公司于1959年引進了這項技術,并于1960年投產。
由于水蒸氣在交聯管內直接與熔融狀態的聚乙烯接觸,水分會向絕緣內滲透擴散。在電纜冷卻過程中,絕緣內部的水蒸氣達到飽和狀態而形成微孔,繼而引發樹枝放電。這是此方法的致命弱點。此外交聯管內的壓力與溫度直接相關。要提高溫度,必須同時增大壓力。溫度每升高10℃,壓力將要增大5kg,這實際上是不可能的。況且,蒸汽交聯每小時需要蒸汽200~300kg,折合電能200~300kW。于是,六十年代起,又出現了一些新的干式交聯工藝。
2、紅外線交聯法(RCP)與干式交聯
紅外線交聯法也叫熱輻射交聯法(RCP),是日本住友電氣公司于1967年發明的一種干式交聯工藝。
用紅外線使聚合物交聯的方法,早在1937年法國通用電氣公司(GE)就已取得了,用于橡膠制品硫化。1961年美國格雷(W.R.Grace)取得了用紅外線輻照法制造聚乙烯薄膜的。日本住友電氣公司從上述兩件受到啟發,1966年6月申請了一件,是在導體上擠包一層含有有機過氧化物交聯劑的交聯聚乙烯,再加2kg/cm2以上壓力的惰性氣體中輻射加熱,使聚乙烯發生交聯反應。1967年4月,住友電氣公司又申請了一份,提出整個交聯機組由輻射加熱部分、予冷卻部分、和水冷卻部分組成,輻射加熱部分分成兩個區域,每個區域能各自獨立控制溫度。在*交聯反應過程中,交聯管內壁形成了一層過氧化物沉積的黑色污垢,這就是一層自然形成的紅外線發射的黑體,在其他國家RCP工藝就為一般電熱干式交聯工藝所代替,稱CCV懸掛式交聯工藝。
加熱和予冷卻部分用氮氣保護。在加熱交聯管內,氮氣的主要作用是作為傳熱媒質,保護聚乙烯在較高溫度下表面不發生氧化降解,對絕緣施加壓力可書記不發生或少量發生氣隙,流動的氮氣還可帶走大量的由冷卻水揮發出來的水分和交聯反應中過氧化物分解出來的水分。在預冷卻部分氮氣的主要作用是對電纜絕緣線芯表面進行預冷卻,使線芯表面在較低的溫度下進入水冷卻部分,從而防止線芯驟冷和水侵入絕緣內。由于采用電加熱,故可以用提高溫度的方法提高生產速度。交聯聚乙烯絕緣中,含水量僅為0.018%,而蒸汽交聯的含水量達0.29%;交流沖擊擊穿強度比蒸汽交聯高50%;zui大場強可達7kV/mm,而蒸汽交聯只有5kV/mm。
五芯電纜
在塑力纜國家標準GB/T12706中僅考慮到低壓三芯、四芯電纜,其中第四芯是為了輸送電力系統在不平衡狀態下產生的不平行電流以及短路電流。這就是3+1的四芯電纜,中心線大小由不平衡電流及短路電流來確定,但一般不得小于一相的1/2。到90年代原屬電氣裝備系統中一些電纜,例如建筑、船用、礦用電纜等,輸送容量越來越大,并且對電纜產品的功能要求越來越多,隨著計算機的廣泛應用,電路中非線性阻抗大量增加,造成三次諧波電流在中性線通過時電流很大,達到了相電流同樣大小的水平,這樣中性線PN線要求擴大到相線截面水平,即四等截面,為了便于電氣設備儀器接地保護需要,又增加了第五芯即PE線。這就是五芯電纜。很多電纜企業研制了五芯電纜以滿足不同的用戶需要,有3+2芯、4+!芯二種結構。建筑部門多數需要4+1芯結構,其他部門則采用3+2 芯結構。五芯電纜以圓形電纜居多,并用迭代法編制計算程序,設計出五芯不等截面電纜的外徑和結構尺寸,還設計了五芯瓦形電纜結構。在國外也較多地采用五芯電纜,BICC公司采用金屬屏蔽層作為第四或第五線芯,該結構有如下的一些優點:
(1)采用鋁導線作金屬屏蔽,用以防止外來的各種電氣干擾。并可作為PE線或PN線。對四芯電纜,該層即為PE線。
(2)采用鋼絲金屬屏蔽作電磁屏蔽,以防止各種外來的電和磁的干擾,又稱全屏電纜,電磁屏蔽層又是PE或PN線,這種結構得到
了各種用戶的歡迎,需求量也越來越多。
對于五芯電纜采用何種產品結構,對中線和地線截面應用多大的尺寸,應根據我國的具體情況進行調查研究,根據用戶的具體要求確定。