[发明专利]具有交联的电绝缘层的能量电缆，和从中提取交联副产物的方法

说明书

本发明涉及一种能量电缆，它包括含电导体，交联的电绝缘层的至少一个电缆芯，和置于该电缆芯内的沸石颗粒。该沸石颗粒能非常有效地且不可逆地提取并吸收由交联反应衍生的副产物，以便避免在电缆寿命期间在绝缘材料内空间电荷累积。而且，本发明涉及从能量电缆芯中的交联电绝缘层中提取交联副产物的方法，该方法包括制造含沸石颗粒的能量电缆芯，加热该能量电缆芯到引起交联的副产物从交联的电绝缘层中迁移的温度；和然后在该能量电缆芯的周围放置金属屏蔽层。在加热步骤期间，该沸石颗粒基本上不可逆地吸收一些交联副产物，而在环境温度下为气态，例如甲烷，或者具有低沸点的一部分交联副产物通过引起它扩散出电缆芯而消除。

技术领域

本发明涉及具有交联的电绝缘层的能量电缆，和从中提取交联副产物的方法。

背景技术

输送电能的电缆通常包括至少一个电缆芯。该电缆芯通常由被具有半导性能的内部聚合物层，具有电绝缘性能的中间聚合物层，具有半导性能的外部聚合物层按序覆盖的至少一个导体形成。输送中或高压电能的电缆通常包括被至少一个屏蔽层包围的至少一个电缆芯，所述电缆芯(屏蔽层)典型地由金属或金属和聚合物材料制成。该屏蔽层可以制成线材(编织物)形式，绕电缆芯螺旋缠绕的带状物或者绕电缆芯纵向包裹的片材形式。

包围导体的聚合物层通常由聚烯烃-基交联聚合物，尤其交联聚乙烯(XLPE)，或弹性乙烯/丙烯(EPR)或乙烯/丙烯/二烯烃(EPDM)共聚物(同样交联)制成，正例如在WO 98/52197中公开的。在导体上挤出聚合物材料之后进行的交联步骤得到材料满意的机械和电性能，甚至在高温下，在常规使用过程中和在电流过载这两种情况下。

聚烯烃材料，尤其聚乙烯(XLPE)的交联过程要求添加交联剂，通常有机过氧化物到聚合物材料中，和随后在温度下加热，引起过氧化物解离并反应。副产物主要由有机过氧化物分解衍生而形成。在连续电场存在下，被捕获在交联材料内的这种副产物会引起空间电荷累积，这种空间电荷累积可引起放电和最终绝缘击穿，尤其在直流电(DC)能量电缆内。例如，过氧化二枯基，电缆绝缘使用的最常见的一种交联剂，形成甲烷(轻质副产物)和重质副产物，主要地苯乙酮和枯醇。可采用短的脱气工艺，在相对低温(约70℃)下，使甲烷从电缆芯中排放，而苯乙酮和枯醇仅仅可通过在适合于引起副产物迁移的温度(通常约70℃-80℃)下，对电缆芯进行长期脱气工艺，和随后从电缆芯中蒸发才可除去。这一脱气工艺必须进行长的时间(通常15天到约2个月，取决于电缆的尺寸)且不可能连续进行，而是仅仅在可容纳给定电缆长度的大型脱气装置中分批进行。这将在大的程度上增加DC能量电缆的时间和生产成本。

在US 2010/0314022中，公开了采用挤出的聚合物基电绝缘体系，生产绝缘DC电缆的方法，该方法包括下述步骤：提供含配混的聚合物组合物，优选配混的聚乙烯组合物的聚合物基绝缘体系；任选地交联该聚合物组合物；和最后将该聚合物基绝缘体系暴露于热处理工序下，同时聚合物基绝缘体系的外表面被对以非均相分布的在聚合物基绝缘体系内存在的至少一种物质不可渗透的覆盖层覆盖，进而使聚合物基绝缘体系内的至少一种物质的浓度均等化。所述至少一种物质典型地包括交联副产物和各种添加剂，所述添加剂典型地增加材料的导电率。优选地，在DC电缆卷周围包裹薄的金属箔或类似物。备选地，不可渗透的覆盖层可以是金属屏蔽层或者在金属屏蔽层外部排列的外部覆盖物或者鞘。这一方法的总体效果是使在电缆芯中没有除去的交联副产物在绝缘层内的浓度尽可能多地均等化。

JP 64-024308涉及提供有在内部半导层和绝缘层之间或者在外部半导层和绝缘层之间放置的空间电荷缓冲层的DC电力电缆，该空间电荷缓冲层由乙烯与用量为0.01-2mol％/1mol乙烯的芳族单体，例如苯乙烯的共聚物形成。由于芳族单体中苯环的共振效果导致周围电能被吸收并防止形成空间电荷，且另外可改进基础聚合物的介电强度。

JP 02-253513涉及交联的聚乙烯绝缘电缆，它应当防止因与氧气接触引起的氧化降解且应当能在高温下连续操作。作为有机过氧化物的副产物，枯醇经历了降解，形成α-甲基苯乙烯和水。