化學交聯電纜料

交聯電纜是交聯聚乙烯絕緣電纜的簡稱。交聯電纜適用於工頻交流電壓500KV及以下的輸配電線路中。目前高壓電纜絕大部分都採用了交聯聚乙烯絕緣。

基本介紹

• 中文名：化學交聯電纜料
• 全稱：交聯聚乙烯絕緣電纜
• 適用於：500KV及以下的輸配電線路中
• 詞性：名詞

化學交聯簡介

交聯電纜通常是指電纜的絕緣層採用交聯材料。最常用的材料為交聯聚乙烯（XLPE）。 過程是將線性分子結構的聚乙烯（PE）材料通過特定的加工方式，使其形成體型網狀分線結構的交聯聚乙烯。最常用的材料為交聯聚乙烯（XLPE）。交聯工藝過程是將線性分子結構的聚乙烯（PE）材料通過特定的加工方式，使其形成體型網狀分線結構的交聯聚乙烯。使得長期允許工作溫度由70℃提高到90℃（或更高），短路允許溫度由140℃提高到250℃（或更高），在保持其原有優良電氣性能的前提下，大大地提高了實際使用性能。

工藝方式

分為三類：

第一類　過氧化物化學交聯，包括飽合蒸氣交聯、惰性氣體交聯、熔鹽交聯、矽油交聯，國內均採用第二種即乾法化學交聯；

第二類　矽烷化學交聯；

第三類　輻照交聯。

1、 惰性氣體交聯――乾法化學交聯採用加入過氧化合物交聯劑的聚乙烯絕緣材料，通過三層共擠完成導體禁止層――絕緣層――絕緣禁止層的擠出後，連續均勻地通過充滿高溫、高壓氮氣的密封交聯管完成交聯過程。傳熱媒體為氮氣（惰性氣體），交聯聚乙烯電氣性能優良、生產範圍可達500KV級。

2、 矽烷化學交聯――溫水交聯採用加入矽烷交聯劑的聚乙烯絕緣材料，通過1+2的擠出方式完成異體禁止層――絕緣層――絕緣禁止層的擠出後，將已冷卻裝盤的絕緣線芯浸入85-950C熱水中進行水解交聯，由於濕法交聯會影響絕緣層中的含水量。一般最高電壓等級僅達10KV。

3、 輻照交聯――物理交聯採用經過改性的聚乙烯絕緣料，通過1+2的擠出方式完成異體禁止層――絕緣層――絕緣禁止層的擠出後，將冷卻後的絕緣線芯，均勻通過高能電子加速器的輻照掃描視窗完成交聯過程。輻照交聯電纜料中不加入交聯劑，在交聯時是由高能電子加速器產生的高能電子束有效穿透絕緣層，通過能量轉換產生交聯反應的，因為電子帶有很高的能量，而且均勻地穿過絕緣層，所以形成的交聯鍵結合能量高，穩定性好。表現出的物理性能為，耐熱性能優於化學交聯電纜。但由於受加速器能量級的限制（一般不超過3.0Mev電子束有效穿透厚度為10mm以下，考慮幾何因數，生產電纜的電壓等級僅能達到10KV，優勢在6KV以下。

化學交聯電纜料加工設備簡介

化學交聯電纜料造粒機：失重式計量稱-------雙螺桿擠出機----------單螺桿擠出機--------偏心水環造粒-------離心脫水機-----沸騰床------成品料倉------真空熱合包裝機。化學交聯電纜料造粒機 特點：將雙螺桿高速，強混煉與單螺桿低速，低溫，弱剪下特性相結合，揚長避短，工藝自動化程度高，流水線作業化學交聯電纜料造粒機， 分散效果優異，產量高，工況清潔，是當今熱敏性，化學交聯電纜料造粒機剪敏性物料高效配混改性的首選機型。亦可用雙螺桿單階機生產：失重式計量稱-------雙螺桿擠出機----------同心水環造粒-------離心脫水機-----沸騰床------成品料倉------真空熱合包裝機。國外大多採用此單階機配置生產，其關鍵點在於對料溫的控制。另一種加工設備為往復式單螺桿：失重式計量稱-------往復式單螺桿擠出機----------單螺桿擠出機--------偏心水環造粒-------離心脫水機-----沸騰床------成品料倉------真空熱合包裝機。

矽烷交聯電纜料設備

特點：全性能擠出特性這是一種套用於低壓力纜絕緣，通過暴露於水份中完成交聯的矽烷可交聯聚乙烯電纜料。本設備是為電壓等級10KV及以下交聯架空電纜及交聯力纜專門設計的造粒機。一步法矽烷交聯技術生產的。生產工藝中利用了一種特殊的能夠使添加劑和矽烷均勻吸附到未接枝聚乙烯顆粒中的方法, 因此儲存期特長且不易產生預交聯和焦燒，也無需添加其它任何催化劑/添加劑(色母料或碳黑除外)。本電纜料在擠出前是熱塑性材料，但在高溫擠出時快速完成接枝製成成品後在水份及溫度存在的條件下完成交聯而成為熱固性材料。色母料：建議在使用色母料或碳黑母料前預先在70℃的條件下乾燥4小時後再混入交聯料(本交聯料不需也不能幹燥).

矽烷交聯電纜料造粒機：高混機-------雙螺桿造粒機--------搖罐--------真空包裝

目前我國電纜行情

1　我國電纜料行業現狀

2000年我國經濟回暖,大部分電線電纜生產企業訂單猛增,造成了電纜料供不應求,部分產品甚至出現脫銷。上海石化股份有限公司2000年三季度在太原召開塑膠產品座談會,許多用戶強烈要求增加電纜料供應量,但因上海石化已滿負荷生產,公司有關負責人只得再三表示歉意,由此可以看到國內電纜料市場的需求旺盛。

目前我國電纜料的生產大體可以分為幾種情況:一是化工行業企業生產,代表性的企業為上海化工廠、北京燕山石化、大慶石油化工等企業,他們都有電纜料產品,在國內有自己的市場份額;另一種是電纜廠自己生產電纜料,基本是以本企業自給自足為目的,也有少量外銷,這類企業很多,鄭州電纜廠、北京電纜廠、河北永進電纜集團及天津安琪爾集團有限公司等均有自己的電纜料生產車間;第三種是專業的電纜料生產企業生產。

近幾年來,我國電纜料生產企業有了很大的發展,特別是一些民營企業,在生產規模、產品結構調整及新產品開發上順應市場需求,有很大的提高。在高壓電纜料方面,依然是一些國際知名公司占據著電纜料的國內市場。

1.1　電力電纜用絕緣料

電力電纜是電纜料的巨大用戶,有2/3的電纜料生產企業生產電力電纜絕緣料。

用於城鄉電網“兩網"改造的電力電纜,近兩年來市場形勢持續看好,6～35kV中壓電纜年需求有可能達到3.5萬km左右。而110kV超高壓電纜有可能達到800km左右。在國外10kV交聯電纜為600mm,220kV交聯電纜為1000mm,而我國10kV電纜的供貨規格較小,截面積為150mm,以3芯150mm為代表規格核算,則每公里電纜約需絕緣和半導電禁止料為1.1t,其中絕緣料為800kg,內半導電禁止料為90kg,外半導電禁止料為210kg。

我國電網發電需大量套用1～10kV架空絕緣電纜,數量多達數萬公里,每年需耗用矽燒和輻照交聯聚乙烯產品數千噸。

低壓電纜主要用矽燒交聯聚乙烯料,矽燒交聯聚乙烯料目前的情況是供大於求,年產量約為5萬km,比較大的生產企業一條生產線就具有年生產7000t的能力。

可交聯聚乙烯在我國電力電纜生產中是主要的絕緣材料,目前中壓電纜(10kV級)用可交聯料國內可以自給,年用量大致為18000～22000t。此外,我國目前內半導電禁止料的需求約為2200t,外半導電禁止料的需求為5000t。

我國目前高壓電纜用可交聯料基本全部進口,用量大致為每年1500～2000t。目前國際上電纜絕緣料已形成幾個大集團,如大家熟知的美國聯炭、北歐化工這些集團都有雄厚的資金和技術力量。國內各電纜企業和電纜料企業,目前還屬於分散經營狀態,不能形成大企業和大集團,在市場的劇烈競爭中面臨困境。從目前國產的35kV及以下中壓電纜絕緣料和禁止料來看,穩定性差,質量沒有保證口從企業的裝備水平看,很多電纜料企業缺乏技術和檢測手段,有些廠沒有流變特性測量設備,沒有絕緣料水份測試設備,沒有雜質檢測設備。在國外這些都是最起碼的檢測裝置。國外的大公司均有紅外分光光度儀、質譜儀等絕緣結構分析設備,均具備如DsC熱差掃描分析設備,用以檢驗絕緣料的理化性能,有些大公司還有大型高倍電子顯微鏡等微觀分析設備,備有各種新技術新配方。應該說,如果我國電纜料生產企業的產品進入110kV高壓電纜絕緣料領域,就是進入了電纜料行業的高新科技領域了。我國目前110kV電纜的需求約500km/年,今年可達800km/年,每公里電纜需超淨絕緣料約2.5t,年需超淨絕緣料約moot,有較好的技術經濟效益。如果國內某些具備較好基礎的絕緣料廠和國外大公司合資經營,利用國外的技術和資金開發生產超高壓電纜料,是有可能加快實現中高壓絕緣料的國產化進程的。

1.2　電氣裝備線用絕緣料

在各類工程建設中,阻燃電纜的用量逐步增加,耐火電纜也列入消防規範之一,電力電纜、控制電纜、信號電纜、儀器儀表電纜、計算機電纜、熱電偶電纜等,均要求阻燃,近幾年已有部分地區的消防部門要求使用元鹵阻燃材料,因而低煙元鹵材料是發展方向。當前用量較大的是低煙元鹵熱塑性護套料,少量用可交聯型護套料。此外有一些要求高的工程,電纜絕緣要求用可交聯低煙元鹵材料。目前低煙元鹵護套料絕大部分為進口料,其國產化要求依然是國內電纜料生產企業應研究的課題,估計近期年用量可達1000t左右。

電氣裝備用電線電纜由於使用範圍較廣,用戶對裝備線的要求五花八門,用戶的使用要求百分之百的轉嫁到對電纜料的要求上來。

(1)機械性電機引接電纜、汽車低壓電纜、機車車輛電線、石油平台用電纜等,性能要求各有差異,如抗張強度、斷裂伸長率等。

(2)阻燃性能包括阻燃或非阻燃、含鹵或無鹵、煙密度等。

(3)絕緣性能包括老化溫度和指標、絕緣厚度、體積電阻係數等。

(4)工藝性能包括易撕裂、易剝性能等。

(5)抗斷裂性在十分惡劣的礦井工作條件下,礦用電纜均要求外絕緣層具有一定機械強度。

(6)其他性能包括耐刮性能、耐油性能、超薄等。

這些指標相互制約,不能用一個牌號滿足全部產品要求,實際上也沒有全能牌號。這類電線電纜的溫 其他性能包括耐刮性能、耐油性能、超薄等。

這些指標相互制約,不能用一個牌號滿足全部產品要求,實際上也沒有全能牌號。這類電線電纜的溫度等級可考慮90℃、105℃、125℃、135℃、150℃五級。化學性能側重於提高耐油性能,機械性能側重於提高斷裂伸長率和保持適當抗張強度,工藝性能側重於提高出膠量並保證表面光潔,此外超薄絕緣電線電纜料,應控制其雜質,提高耐刮性能。

在市場預測方面,從歷年的統計數字來分析,以電機引接電線來計算,當年產量達到2000km時,年消能電纜料300t。其他用途的裝備線由於過於繁雜,元法預測市場需求。

1.3　半導電禁止材料

半導電禁止材料是中、高壓電力電纜必須的配套材料,最初認為半導電層禁止層起到均勻電場的作用,長期運行經驗說明半導電禁止對電纜使用壽命有較大關係,例如禁止的光潔性、禁止與絕緣的粘結、雜質的遷移,這些對電纜有潛伏性影響。國外高壓和超高壓交聯電纜用半導電禁止料指標要求很高,國內技術不過關,目前依賴進口。就10kV電力電纜用禁止料而言,國產料的性能和工藝也並不很理想。內外禁止料與絕緣料用量的比例大致為400:100,估計我國禁止料年用量為8000～10000t。 　伴熱電纜(也有稱自控溫電熱帶)屬另二個產品領域,國內基本沒有生產,主要原因是正溫度係數電熱材料(也稱PTCR效應)國內沒有供應,產品完全依賴進口。這類產品和材料的利潤十分豐厚,期望不久的將來能實現國產化。

2　2001年電纜料行業的預測

預測當前我國國內電纜工業(電力電纜、裝備線、通訊電纜)消耗塑膠總量約為22萬t/年,其中聚乙烯電纜料約為12萬t,包括絕緣、護套、阻燃料,共占60%;其餘主要為聚乙烯電纜料,包括絕緣、護套及全部可交聯聚乙烯(含交聯聚烯經)料。到2005年總量可能增加到27萬t,預測2001年可交聯料和低煙無鹵阻燃材料會有較大的增長。

2.1　我國電纜料行業尚待開發的產品

(1)半導電紮緊帶

國家標準規定超過500mm2的電纜導體外應有半導電紮緊帶,其目的是紮緊導體防止導體在加工過程中鬆開,使電纜擦傷和損壞模具,又可避免半導電層嵌入大截面導體,這種結構供電局等用戶也很歡迎,絕緣可從導體上很方便的剝切下來,最近生產的阻水電纜中還希望該紮緊帶有阻水功能,在中壓電纜中將有較好的市場價格。

(2)導體阻水材料　1EC60502一97中已提供了縱向阻水電纜的試驗方法,生產導體阻水電纜。國內已有鄭州、瀋陽等地可生產阻水膨脹紗用於導體的阻水。該產品也可用於鋁芯架空絕緣線的導體進水後的腐蝕,具有廣闊的市場。

(3)超光滑內半導電料

在國標中對低壓電纜可以採用可塑半導電料代替導電交聯料,對於高壓電纜應採用交聯型超光滑料,國內尚不能生產。

(4)三芯電纜填充料

大截面電纜用填充料國內生產企業反映太硬。

(5)PE護套外石墨導電塗層

國內已能生產PVC護套外石墨導電塗層,導電性能好,但對於PE護套,國內尚不能生產導電塗層材料。

(6)元鹵阻燃電纜隔離層

雖然由於防火的要求,阻燃電纜需求量大,元鹵電纜也在生產,但由於無鹵電纜料成本高,在我國依然是有鹵阻燃電纜居多,近年有些單位生產了隔氧層電纜,套用於油田中。在電纜中電纜隔離層改為阻燃劑含量很高的隔火層,可通過A、B類防火試驗。但外隔離層要求有足夠的機械性能,又要阻燃。目前國內可生產此類的元鹵阻燃電纜隔離層的企業尚不多。

(7)耐油料

普通PVC電纜料不耐油,但用於工具機、汽車、製造加工的機器內部必須耐油,目前有些企業生產了耐油PVC料,可惜缺乏市場宣傳,許多用戶不知道。

(8)亞光材料

目前,室內信息化辦公用的設備需要一種外觀和手感似皮革柔軟亞光的電線,這就必須使用亞光材料,國內是使用微交聯PVC在配方中增加可產生亞光效果的增塑劑,但生產企業還是不多。

(9)輻照交聯電纜料

輻照PVC電料在我國使用不多,但近幾年發生了變化,一是汽車行業要求使用輻照PVC電料;二是交聯電纜在建築上的套用逐漸增多。電纜、料生產企業要多開發出這些產品。