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交联电缆屏蔽层耐老化性如何?

交联电缆屏蔽层具有优良的耐老化性,其耐老化性能主要通过交联工艺和材料选择实现,具体表现如下:

一、交联工艺提升耐老化性

交联电缆的绝缘材料通过物理或化学方法(如辐照交联、化学交联)将线性分子结构转变为三维网状结构,使材料从热塑性转变为热固性。这一过程显著提高了材料的抗热老化性能,因为热固性材料在高温下不易分解或变形。例如,辐照交联电缆的长期允许工作温度可达90℃至105℃,在额定工作温度下,其热老化寿命可超过60年甚至100年。

二、屏蔽层材料特性

  1. 半导电材料:屏蔽层通常采用加入炭黑的半导电聚合物(如乙烯基共聚物材料),其体积电阻率为10³-10⁶Ω·m。炭黑的添加不仅赋予材料半导电性,还通过其光滑表面、适当粒子尺寸和纯度,减少了与绝缘层接触时的突起,从而降低了水树和电树老化的风险。

  2. 金属屏蔽层:对于无金属护套的挤包绝缘电缆,还会增加铜带或铜丝绕包的金属屏蔽层。该层在正常运行时通过电容电流,系统发生短路时作为短路电流的通道,同时屏蔽电场。金属屏蔽层的截面积根据系统短路电流大小设计,确保其机械强度和导电性长期稳定。

三、抗老化机制

  1. 抑制水树老化:水树是交联聚乙烯(XLPE)绝缘的主要老化现象,由水分侵入绝缘内部并在电场作用下形成树状结构。屏蔽层通过均匀电场分布,减少绝缘层与导体或护套之间的气隙,从而抑制水树的引发和生长。

  2. 减少电树老化:电树由绝缘内部气泡、杂质等缺陷导致局部电场集中所引发。屏蔽层的半导电材料与绝缘层良好接触,消除了导体表面不光滑引起的电场集中,降低了电树老化的风险。

  3. 抗辐射性能:辐照交联电缆在生产过程中施加的辐射剂量远低于聚乙烯的辐射破坏容量(1000KGY),加工容量约为200KGY,且特殊配方可在较大范围内保持辐射交叉状态。因此,屏蔽层在早期使用过程中受到辐射时,性能反而可能得到提高。

四、实际应用中的表现

  1. 长期运行稳定性交联电缆屏蔽层在长期运行中表现出良好的稳定性。例如,在额定工作温度90℃下,其热老化寿命可超过100年,远高于普通电缆。

  2. 环境适应性:屏蔽层通过外护套(如聚氯乙烯、聚乙烯)提供物理保护,防止外界环境(如水分、化学腐蚀)对电缆的损害。对于有水环境的电缆,还可采用金属护层(如热压铝带、热压铅套)或阻水层、防水层组合使用,进一步提高防水性能。


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