[发明专利]具有空间电荷减少效果的直流电力电缆

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有优异的空间电荷减少效果的直流(DC)电力电缆。

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年7月13日于韩国递交的韩国专利申请第10-2010-0067454号的优先权，通过援引将其全部内容并入本说明书中。

背景技术

如图1A和1B所示，当前许多国家所使用的电力电缆包含导体1、内部半导体层2、绝缘体3、外部半导体层4、铅鞘层5和聚乙烯(PE)鞘层6。

交联聚乙烯(XLPE)已被广泛用作电力电缆的绝缘体3。然而，由于XLPE难以再循环利用，因此在全球环境保护日趋严格的限制之下，不优选使用XLPE。此外，当XLPE出现过早交联或过早硫化时，长期挤出性能会不利地降低，导致生产能力不均匀。此外，当使用交联剂对XLPE进行交联处理时，会产生如α-甲基苯乙烯或苯乙酮等交联副产物。为除去交联副产物，应该加入脱气处理，结果，处理时间延长并且成本增加。

此外，在将具有XLPE制绝缘体的电力电缆用作高压输电线时会出现问题。最恶劣的问题是，当对电缆施加高压直流电时，因电荷从电极向绝缘体中的流动和交联副产物的影响而容易产生空间电荷。并且，如果因施加于电力电缆的高压直流电使所述空间电荷在绝缘体中积聚时，则电力电缆的导体附近的电场强度增加，并且电缆的击穿电压降低。

为解决这一问题，已经提出使用氧化镁来形成绝缘体的解决方案。氧化镁基本上具有面心立方(FCC)晶体结构，但取决于合成方法，会具有各种形状、纯度、结晶度和性质。如图2A～2E中所示，氧化镁的形状包括立方形、台阶(terrace)形、棒状、多孔和球形形状，可以根据特定性质来利用各形状。具体而言，如日本专利第2541034号和第3430875号所提出，球形氧化镁用于抑制电力电缆的空间电荷。如上所述，为抑制具有绝缘体的电力电缆中的空间电荷，已经进行了不断的研究。

然而，在常规直流电力电缆中，在用于形成内部半导体层2或外部半导体层4的导电性组合物中含有大量的炭黑(相对于基础树脂)。所获得的直流电力电缆具有较高的体积和重量，并且炭黑在基础树脂中的分散较低。因此，需要对可用作代替炭黑的导电性颗粒的材料进行研究。

发明内容

本发明的一个目的是提供具有绝缘体的直流电力电缆，所述直流电力电缆对于制造过程中出现的交联副产物和空间电荷具有抑制效果，并且具有改善的挤出性能。

本发明的另一个目的是提供具有半导体层的直流电力电缆，所述半导体层含有代替常规炭黑的新型导电性颗粒。

为实现这些目的，本发明的直流电力电缆包含导体、内部半导体层、绝缘体和外部半导体层，其中，所述内部或外部半导体层由含有聚丙烯基础树脂或低密度聚乙烯基础树脂和碳纳米管的半导体组合物形成，并且所述绝缘体由含有聚丙烯基础树脂或低密度聚乙烯基础树脂和无机纳米颗粒的绝缘组合物形成。

发明效果

本发明的直流电力电缆具有优异的空间电荷抑制效果和改善的挤出性能，以及较小的体积和重量，因而在各种工业领域具有很高的利用价值。

附图说明

附图说明了本发明的优选实施方式，其包含于本说明书中与本发明的详细描述一起用以提供对本发明的精神的进一步理解，因此，不应解释为本发明仅限于附图中所显示的事物。

图1A是直流电力电缆的截面图。

图1B是说明直流电力电缆的结构的图。

图2A是立方形氧化镁的扫描电子显微镜(SEM)图像。

图2B是台阶形氧化镁的SEM图像。

图2C是棒状氧化镁的SEM图像。

图2D是多孔氧化镁的透射电子显微镜(TEM)图像。

图2E是球形氧化镁的SEM图像。

图3是含有立方形氧化镁的绝缘体的TEM图像。

具体实施方式

下面详细描述本发明。

本发明的直流电力电缆包含导体1、围绕导体1的内部半导体层2、围绕内部半导体层2的绝缘体3和围绕绝缘体3的外部半导体层4。此外，本发明还可以包含围绕外部半导体层4的鞘层，并且鞘层可以包括铅鞘层5和聚乙烯(PE)鞘层6。

内部半导体层2或外部半导体层4由半导体组合物形成，所述半导体组合物含有聚丙烯基础树脂或低密度聚乙烯(LDPE)基础树脂和碳纳米管。

相对于每100重量份基础树脂，半导体组合物包含1重量份～6重量份碳纳米管，并可以还包含0.1重量份～10重量份炭黑和/或0.1重量份～0.5重量份抗氧化剂。