电缆用绝缘材料两大类（国产高压电缆绝缘材料逐步实现工业化）

我国电力格局长久存在“源荷割离”现象，能源富藏地与用电负荷集中地不一致，由此而导致的长距离输电在所难免。随着“双碳”目标逐步推进，如何更加安全、高效地进行远距离电力输送，一直是我国电力事业发展中无法回避的问题。

　　通常，在输电距离和功率一定的情况下，输电电压越高，输电电能的损耗就越小。因此，高等级的高压输电在远距离输电中扮演着重要角色。

　　但输电电压等级越高，对电缆绝缘材料的要求也就越高。全球能源互联网研究院电工新材料研究所所长陈新向记者介绍道，相比于低压电缆的绝缘材料，高压电缆绝缘材料需耐受更高的电场强度；材料的空间电荷积聚和电阻率温度敏感性也要更低，如针对超高压电缆，要求其高、低温体积电阻率变化率须小于100，但对低压电缆则无相关要求。此外，超高压电缆绝缘材料对缺陷和杂质的控制要求也更加严苛，“超高压电缆绝缘材料中不允许有50微米以上的杂质，而普通低压电缆则允许存在几百微米以上的杂质。

　　我国是全球第一大电缆制造国，但在高压电缆绝缘材料制造领域，却长期依赖进口，年进口量达10万吨，严重制约了我国高端电力装备的自主可控发展。

　　陈新认为，此前阻碍高压电缆绝缘材料国产化的主要困难来自于3方面。首先，国内用于制造高压电缆绝缘材料的基础原材料性能不足，“电气性能比国外明显要低，击穿场强不到国外的60%，同时基础原材料中杂质含量高、流动稳定性也较差。”其次，国内对超高压电缆材料的配方组分以及各个组分间相互作用的研究十分薄弱，并无研制超高压电缆绝缘材料配方的经验可供参考。此外，不同配方的绝缘材料在从实验室中的小批量试验向工业化的大规模生产过渡中，性能可能会发生变化，保持放大后配方性能的工艺控制难度较高。

　　近日，中国石化所属燕山石化110千伏电缆绝缘料挂缆示范工程正式启动。该工程首次应用自主研发生产的高压电缆绝缘料，标志着国产高等级绝缘新材料实现工业化示范应用。

　　交联聚乙烯电线电缆绝缘

　　交联聚乙烯(Cross-linke PE,以下简称XLPE)是聚乙烯受到高能射线或交联剂的作用,在一定条件下能从线型分子结构转变成体型三维结构。同时由热塑性塑料转变成不溶的热固性塑料。目前在电线电缆绝缘运用中，主要交联方法有三种：

　　1过氧化物交联。是先用聚乙烯树脂配合适当的交联剂和抗氧剂，根据需要添加其它成份，制成可交联的聚乙烯混合物颗粒。挤出过程中，通过热蒸汽交联管道产生交联。

　　2硅烷交联（温水交联）。也是一种化学交联的方法，其主要机理是将有机硅氧烷和聚乙烯在特定的条件下产生交联，交联度一般能达到60%左右。

　　3辐照交联是利用高能射线如r射线,α射线,电子射线等能量,使聚乙烯大分子中的碳原子激发活*联,电线电缆常用的高能射线为电子加速器产生的电子射线,因该交联是依靠物理能量进行的,故属物理交联。

　　以上三种不同的交联方式,具有不同的特点和应用：

　　交联类别特点应用

　　交联过程中悹悀格控制适用于生产高电恪、大长度、过氧化物交联温度，通过热蒸汽交联大截面电缆,生产小规格浪管道,产生交联.费多.硅烷交联可采用通用的适用于小尺寸、小规格、低设备,挤出机受温度限电恪的电缆。交联反愓悹在硅烷交联制,接触水分即开始交有水或潮气的条件下才会完联,温度越高交联速度成,适用于低恪电缆的生产.愁辐射源能量的关系,适用于绝缘厚度不太厚,耐用于不太厚绝缘,绝缘高温阻燃电缆.辐照交联太厚时，惦存在照射不均匀现象.

　　XLPE绝缘与热塑性聚乙烯比较,有以下优点:

　　1提高了耐热变形性,改善了高温下的力学性能,改进了耐环境应力龟裂与耐热老化的性能.

　　2增强了耐化学稳定性和耐溶剂性,减少了冷流性,基本保持了原来的电气性能,长期工作温度可达125℃和150℃,交联聚乙烯绝缘的电线电缆,也提高了短路的承受能力,其短时承受温度可达250℃,同样厚度的电线电缆,交联聚乙烯的载流量就大得多.

　　3 XLPE绝缘电线电缆有优良的机械、防水及耐辐射性能所以应用领域广泛。如：电器内部连接线、电机引线、灯饰引线、汽车低压信号控制线、机车电线、地铁用电线电缆、矿用环保电缆、船用电缆、核电铺设电缆、TV高压线、X-RAY击发高压线，以及功率传输电线电缆等行业。XLPE绝缘电线电缆有着显著的优点,但也有一些自身的缺点,限制了其使用：

　　1)耐热粘连性能较差。在超过电线额定温度情况下加工使用电线,容

　　易造成电线之间相互粘连情况,严重可导致绝缘破皮形成短路.

　　2)耐热切通性能较差。在超过200℃的温度下,电线绝缘变的异常柔软,受外力挤压碰撞容易导致电线切通短路.

　　3)批次之间色差难控制。加工过程易刮花发白,印字脱落等问题

　　4)耐温等级150℃XLPE绝缘,做到完全不含卤素并且能通过UL1581规范的VW-1燃烧实验,并保持优良的机械电气性能,在制造技术上还存在一定瓶颈,成本高昂。

　　5)该类材料绝缘线材在电子电器连接线方面，尚无国家相关标准。