對(duì)XLPE絕緣電力電纜的屏蔽要求

賀想容

（沈陽(yáng)匯成電纜集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽(yáng)110144）

防止局部放電的有效措施是采用半導(dǎo)電導(dǎo)體屏蔽結(jié)構(gòu)，導(dǎo)體屏蔽可分為半導(dǎo)電帶繞包式和半導(dǎo)電料擠包式兩種。由于半導(dǎo)電帶繞包式不可能做到導(dǎo)體和絕緣之間沒(méi)有空隙，效果很不理想，除較低電壓級(jí)上很少采用外，現(xiàn)在基本不采用?，F(xiàn)在普遍采用的是半導(dǎo)電料擠包結(jié)構(gòu)，它與導(dǎo)體、絕緣牢固緊密接觸且沒(méi)有空隙，大大降低了電纜的局放值，提高了電纜的長(zhǎng)期穩(wěn)定性及使用壽命。

1 屏蔽的主要目的

（1）緩和絞合導(dǎo)體表面電位梯度的增加，達(dá)到圓柱形均勻電場(chǎng)。（2）防止絞合導(dǎo)體和絕緣之間的局部放電。

絞合導(dǎo)體和屏蔽保持等電位，而且導(dǎo)體和屏蔽、屏蔽和絕緣之間牢固緊密接觸，沒(méi)有空隙，可避免局部放電。

2 屏蔽層應(yīng)具備的性能

（1）屏蔽和絕緣復(fù)合介質(zhì)的tgδ 要小。對(duì)tgδ 很小的XLPE等絕緣材料而言，所用的屏蔽層電阻率要適當(dāng)，使復(fù)合介質(zhì)tgδ不增加。

（2）屏蔽層的焦耳損耗及tgδ 引起發(fā)熱時(shí)，屏蔽層不軟化。

（3）屏蔽和導(dǎo)體應(yīng)牢固緊密接觸，他們之間接觸電阻要小。它們之間接觸電阻大，引起局放，接觸電阻部位發(fā)熱，使屏蔽層受損傷，最后有可能導(dǎo)致絕緣擊穿。

（4）分擔(dān)與屏蔽層的電壓，不致引起屏蔽層先擊穿，進(jìn)而防止絕緣擊穿。

（5）屏蔽層必須沿長(zhǎng)度方向均勻而穩(wěn)定。要做到這一點(diǎn)必須采用批量之間分散性小的配方和加工方法。

（6）必須要考慮屏蔽料在擠出機(jī)上擠出的可能性。擠出的屏蔽層不發(fā)熱，光滑均勻，擠出容易。

（7）屏蔽層和絕緣接觸良好、牢固、緊密：它們之間接觸不良有空隙就引起局部放電。

（8）長(zhǎng)期使用性能要穩(wěn)定。長(zhǎng)期運(yùn)行中熱脹冷縮情況下，屏蔽導(dǎo)電率要穩(wěn)定、不裂紋。

以上屏蔽層應(yīng)具備性能中，1～4 項(xiàng)為屏蔽層本身所需要的性能，5～8 項(xiàng)為材料配方及加工上的問(wèn)題。

3 屏蔽層最佳電阻率的確定

（1）從屏蔽和絕緣的復(fù)合介質(zhì)的tgδ 要小的角度考慮，屏蔽層體積電阻率應(yīng)在1×105Ωcm 及以下為宜。電壓越高絕緣厚度越厚，電容越小，屏蔽層電阻率可取大一些。

（2）從為了避免屏蔽層過(guò)分發(fā)熱角度考慮，體積電阻率應(yīng)在2×107Ωcm 以下為宜。

（3）絞合導(dǎo)體和屏蔽之間，防止局部放電產(chǎn)生，希望體積電阻率在1×105Ωcm 以下。

（4）施加沖擊電壓時(shí)，從不引起屏蔽層先被擊穿角度考慮，希望體積電阻率在1×104Ωcm 以下。

（5）由屏蔽電阻—溫度性能考慮：以上1～4 項(xiàng)的結(jié)論是在常溫下試驗(yàn)得到的，考慮到屏蔽電阻—溫度特性，把屏蔽層體積電阻率，在上述常溫電阻率的基礎(chǔ)上降低約一位數(shù)量級(jí)較為合理。

（6）由屏蔽體積電阻率的分散性和穩(wěn)定性考慮：目前用作屏蔽的半導(dǎo)電料，都是在塑料中加一定量的炭黑得到的，經(jīng)試驗(yàn)證明，聚烯烴類(lèi)的半導(dǎo)電料的體積電阻率在1×103～1×105Ωcm 范圍內(nèi)，受擠出、硫化、時(shí)間及壓力等加工條件的影響較大，因此體積電阻率的分散性也較大?？紤]到這一點(diǎn)，屏蔽電阻率為1×103及以下為宜。

（7）從長(zhǎng)期使用性能穩(wěn)定性考慮，其體積電阻率在工作溫度和高溫下長(zhǎng)期運(yùn)行條件下要穩(wěn)定，變化要小。

綜合上述可知，由于考慮的角度不同，屏蔽層的最佳體積電阻率范圍也不同，但是對(duì)以上所有最佳體積電阻率范圍綜合分析可得出如下結(jié)論：滿足上述所有不同要求的、比較理想的體積電阻率應(yīng)控制在1×103Ωcm 及以下為宜。

[1]HC184.2-90，“交聯(lián)聚乙烯電纜用半導(dǎo)電料.

[2]GB/T12706-2008，額定電壓35kv 及以下銅芯、鋁芯塑料絕緣電力電纜.

[3]IEC502.

[4]Wire and cable compounds wire & cable materials union carbide.

[5]Semiconductive compounds AT plastics inc.

[6]BP polyethylene.

[7]超高壓架橋木用半導(dǎo)電被覆層的探討.日本住友電氣.

[8]Thernial stability of wire and cable compounds in the dry nitrogen gas-curing process.

[9]NESTE polyethylene.