浅谈电缆交联技术

电缆交联技术

上世纪50年代，世界上第一根交联聚乙烯绝缘电缆在美国问世，此后，以其电气性能优异、传输容量大、机械性能高、结构轻便、附件简单等优点在其他各国得以快速发展。我国发展相对较晚，约在80年代末，但发展迅速，目前，我国许多厂家已具有500KV 超高压生产能力。交联聚乙绝缘电缆的产生，结束了油浸纸绝缘时代，并在逐步取代聚氯乙烯绝缘电缆。

交联聚乙烯绝缘电缆的优越性能源与聚乙烯材料分子链结构的变化。低密度聚乙烯分子链成线状，但带有很多甲基支链；中密度聚乙烯分子链成线状带有较少的甲基支链；高密度聚乙烯分子链也成线状但不带甲基支链。这些聚乙烯在物理或化学交联剂作用下，分子链由线形变成网状结构，使聚乙烯由热塑性材料变成热固性材料，即聚乙烯

交联聚乙烯，从而提高了聚乙烯的电气性能、机械性能、耐老化性等，这就是交联聚乙烯电缆的交联机理。

20多年来，为提高产品质量，人们对聚乙烯交联技术的研究从未间断过，形成了多种交联方式，按其交联实质和交联介质的不同可概括为两类：一、物理交联；二、化学交联。详细分类见下图。

在交联电缆产生初期，人们主要采用饱和蒸汽加热的方法使聚乙烯交联，但在实践中发现，此法中制品在高温高压下要与水气接触，材料内部将吸收较多的水分，冷却时过饱和水析出，形成大量的微小气孔，在较高电压下容易发生水树击穿；另外，饱和蒸汽温度与蒸汽压力有关，压力大温度高，但在高蒸汽压力下，温度随压力上升而增加的速率显著降低，这就决定了此法交联温度不是很高，继而限制了交联速度。由于上述原因饱和蒸汽交联一般用于10KV 及以下电缆的生产。

惰性气体保护热辐射交联方法的产生在很大程度上取代了饱和蒸汽交联，但并没完全取代，目前450/750V及以下橡皮绝缘电缆还大多采用这一方法。惰性气体保护热辐射交联方法又称为干法交联，是当前生产500KV及以下塑料绝缘电缆最常用、最普遍的方法，该方法克服了饱和蒸汽交联的所有缺点，并在惰性气体的压力下还能使制品表面致密、防止氧化。

硅烷交联又称为温水交联或低温交联，电缆在70℃～90℃的温水中交联，绝缘中的交联剂—硅烷在吸水后，线形结构反应生成网状结构。目前主要用在10KV及以下交联电缆的生产中。

物理交联又称为辐照交联，分为电子辐射和γ射线交联两种方法。

（1）电子辐射交联，利用电子加速器配合束下辐照装置，采用高能电子束（一般能量仔1.0～3.0MeV之间）对电线电缆绝缘层进行照射，引发高分子材料产生自由基，形成C-C交联键，生成三维网状结构。

（2）γ射线交联由于剂量率低，照射过程中无法穿透线缆的芯线，所以，目前只是在热塑性材料的交联中有应用，而电线电缆生产中一般不采用γ射线交联。

物理交联电线电缆的交联度随着辐照剂量的增加而增加，通过控制加速器及束下设备的运行参数，可以获得重复性非常好的交联度值。同时，由于物理交联是在常温常压下交联，辐照过程中不存在高压力和高温度，不需要加水或加热，交联中没有水和气体生成，因此，长期使用中不会发生水树、电树等影响电线电缆寿命的老化，不存在电线电缆内部结构变动或熔化或降低电线电缆的拉断力，但由于受电子加速器能量以及束下设备的限制，物理交联一般适用于10KV以下630㎜2以内的电线电缆的生产。

熔盐交联、硅油交联和长承模交联技术在国内使用较少。

随着我国经济高速稳定的增长，国际经济技术交流的加快，其他各行业对线缆的要求越来越高，不但要求阻燃、耐火，还要求燃烧时具有低烟无氯等性能，同时出口的产品还要符合进口国严格、苛刻的安全指标，这就促使我们在电缆交联技术等方面不断前进，不断攻克国际贸易技术壁垒。