[发明专利]中压或高压电缆

说明书

本发明涉及一种中压或高压电力电缆，其包括细长的导电元件、第一半导电层、电绝缘层、以及第二半导电层。根据本发明，所述电绝缘层包括至少一个热塑性聚合物材料层，所述热塑性聚合物材料包含连续聚丙烯基体以及分散于其中的聚乙烯。本发明还涉及这种电缆的制造方法。

本发明涉及展现出改善的导热率的电缆。

本发明典型地(但非排他地)应用于高架电力传输领域、海底电力传输领域或地面电力传输领域、或者航空领域中的用于电力传输的电缆，尤其是用于直流电或交流电的中压电力电缆(尤其是6kV至45-60kV)或高压电力电缆(尤其是约60kV，并且可高达400kV)。

中压或高压电力传输电缆由内而外通常包括：

-细长的导电元件，尤其由铜或铝制成；

-围绕所述细长的导电元件的半导电内层；

-围绕所述半导电内层的电绝缘层；

-围绕所述绝缘层的半导电外层；以及

任选的，围绕所述半导电外层的电绝缘保护鞘。

电绝缘层为由聚合物材料制成的层，该聚合物材料一般基于低密度交联聚乙烯(LDPE)，即XLPE。XLPE的性能在电缆领域是众所周知的，特别是其易于使用并表现出良好的介电性能(绝缘材料)。与非交联的LDPE相比，XLPE还具有改善的物理化学性质；特别地，包括基于XLPE的绝缘层的电缆可以在高达90℃的温度下使用，而包括基于LDPE的绝缘层的电缆只能在不超过70℃的较低温度下使用。

然而，XLPE展现出许多缺点。特别地，这些聚合物不易回收。此外，交联过程限制了包括基于XLPE的绝缘层的电缆的制造速率。这是因为，为了获得令人满意的交联度，需要使聚合物能够达到所需的温度以在足够长的时间内获得其交联。因此，必须调整包括基于XLPE的绝缘层的电缆的生产速率，使得在交联通道中的通过时间足够长以获得令人满意的交联度，这在生产能力方面表现出不显著的严格限制。此外，在聚乙烯基材料挤出过程中决不能发生交联反应，以避免在挤出机(螺杆、套环、挤出机头部)中形成XLPE颗粒的风险，所述颗粒随后可能迁移到电缆的绝缘层或半导电层中并在其中产生缺陷。这是因为如果这些颗粒导致缺乏均匀性，主要是绝缘层的材料或者绝缘层和半导电层之间的界面处的均匀性，则XLPE颗粒的存在会影响电缆的最终性能。已知这种现象的名称为“焦化现象(scorchphenomena)”。

因此，原则上，将LDPE系材料用于电缆的绝缘层是使用XLPE系材料的替代方案。然而，LDPE系材料具有不能在高于70℃的温度下使用这一缺点，这也会降低其电力传输能力以避免绝缘层在高于70℃的温度下过热。

此外，聚丙烯系材料表现出良好的介电性能，例如，其被用于变压器和电缆中，特别是包括基于聚丙烯层压纸的绝缘层的海底电缆(PPLP电缆)。

另一方面，在中压和高压电缆领域，使用聚丙烯作为绝缘层的材料还不是很普遍。

聚丙烯的特征通常在于其比聚乙烯的密度低，这种低密度与导热性能相关，因此聚丙烯的导热性能略差于聚乙烯。

然而，当电力电缆是MV和HV电缆时，具有高导热率的电绝缘层通常会表现出优点，这是因为有助于释放由焦耳效应产生的热量，因此可以提高输电量，输电量为导电元件的最大可接受温度的函数。