[发明专利]无焊接线和突起的半导体屏蔽

说明书

用于电力电缆结构的半导体屏蔽层由包括以下各项的组合物制成：(A)基于乙烯的非极性聚合物，其具有大于()0.90g/cc的密度，以及190℃/2.16Kg下20g/10分钟的熔体指数；(B)极性聚合物，其由乙烯和具有4到20个碳原子的不饱和烷基酯组成；(C)乙炔炭黑；以及(D)固化剂；条件是：(1)所述组合物具有相分离结构，和(2)非极性聚合物与极性聚合物的重量比为0.25到4。

技术领域

本发明涉及电力电缆。在一个方面，本发明涉及包括半导体屏蔽的电力电缆，而在另一个方面，本发明涉及无焊接线和突起的半导体屏蔽。

背景技术

中压/高压/超高压(MV/HV/EHV)电缆结构通常包括电缆芯中的一个或多个高电位导体，所述高电位导体被几层聚合物材料包围，所述聚合物材料包含第一半导体屏蔽层、绝缘层、第二半导体屏蔽层、用作接地相的金属线或带屏蔽层以及保护套。此结构内的附加层，如防潮层，通常包含在结构中。

数十年来，聚合物半导体屏蔽已经用于多层电力电缆结构中。这些屏蔽用于在高电位导体与主绝缘层之间以及主绝缘层与接地或中性电位层之间提供中间电阻率层。

电气电力电缆结构内的导体与绝缘层之间的半导体屏蔽层的主要目的是确保主固体绝缘层的长期可行性。挤压半导体屏蔽的使用基本上消除了导电和电介质，即绝缘，层的界面处的电缆结构内的局部放电。通过改善导体屏蔽界面光滑度也实现更长的电缆寿命，从而最小化任何局部电应力集中。已经证明具有改进的光滑度的聚合物导体屏蔽通过加速测试延长了电缆寿命(Burns、 Eichhorn和Reid，《IEEE电气绝缘杂志(IEEEElectrical Insulation Magazine)》， Vol.8,No.5,1992)。HV和EHV电缆应用需要具有超级光滑度的聚合物导体屏蔽。

可以使用表面光度仪测量光滑度。为了评估光滑度，使用表面上尺寸和形状随机的突起或小块半导体屏蔽带的三维结构的统计方法。方法确定半导体屏蔽化合物中突起的数量和其各自的高度。高度从20μm到70μm分类为10微米 (μm)增量，并且突起的数量被报告为密度(缺陷/m²)。超光滑半导体屏蔽化合物通常满足最大(最大)200pips/m²，尺寸30μm到39μm；最大20pips/m²，尺寸40μm到49μm；最大2pips/m²，尺寸50μm到59μm；没有大于()60 μm的pip尺寸的规格。

在半导体屏蔽层与导体或绝缘层之间实现光滑或超光滑界面的一种常用方法是在用于半导体屏蔽层的配制品中包含乙炔炭黑。由于乙炔炭黑的化学和物理性质，相对于炉炭黑，在挤出表面上观察到较少的表面缺陷。

除了炭黑选择之外，形成半导体屏蔽层的过程也对光滑度控制起重要作用。半导体层通常通过三重挤出系统与绝缘层一起挤出。在共挤工艺期间，焊接线可能在两个半导体屏蔽熔体的界面处发生，并且可能潜在地在焊接线位置处生成半导体屏蔽层与绝缘层之间的突起。这种突起可以在高压下引起电应力集中，从而缩短电缆寿命。

因此，对半导体屏蔽组合物存在兴趣，其满足HV和EHV电缆的电阻和光滑度要求并避免其制造中的突起问题。

发明内容

在一个实施例中，本发明是组合物，其包括：

(A)基于乙烯的非极性聚合物，其具有大于()0.90克每立方厘米(g/cc) 的密度，以及190℃/2.16Kg下20克每10分钟(g/10分钟)的熔体指数；

(B)极性聚合物，其由乙烯和具有4到20个碳原子的不饱和烷基酯组成；

(C)乙炔炭黑；以及

(D)固化剂；

条件是：(1)所述组合物具有相分离结构，和(2)非极性聚合物与极性聚合物的重量比为0.25到4。