對XLPE絕緣電力電纜的屏蔽要求

賀想容

（沈陽匯成電纜集團有限公司，遼寧 沈陽110144）

防止局部放電的有效措施是采用半導電導體屏蔽結構，導體屏蔽可分為半導電帶繞包式和半導電料擠包式兩種。由于半導電帶繞包式不可能做到導體和絕緣之間沒有空隙，效果很不理想，除較低電壓級上很少采用外，現在基本不采用。現在普遍采用的是半導電料擠包結構，它與導體、絕緣牢固緊密接觸且沒有空隙，大大降低了電纜的局放值，提高了電纜的長期穩定性及使用壽命。

1 屏蔽的主要目的

（1）緩和絞合導體表面電位梯度的增加，達到圓柱形均勻電場。（2）防止絞合導體和絕緣之間的局部放電。

絞合導體和屏蔽保持等電位，而且導體和屏蔽、屏蔽和絕緣之間牢固緊密接觸，沒有空隙，可避免局部放電。

2 屏蔽層應具備的性能

（1）屏蔽和絕緣復合介質的tgδ 要小。對tgδ 很小的XLPE等絕緣材料而言，所用的屏蔽層電阻率要適當，使復合介質tgδ不增加。

（2）屏蔽層的焦耳損耗及tgδ 引起發熱時，屏蔽層不軟化。

（3）屏蔽和導體應牢固緊密接觸，他們之間接觸電阻要小。它們之間接觸電阻大，引起局放，接觸電阻部位發熱，使屏蔽層受損傷，最后有可能導致絕緣擊穿。

（4）分擔與屏蔽層的電壓，不致引起屏蔽層先擊穿，進而防止絕緣擊穿。

（5）屏蔽層必須沿長度方向均勻而穩定。要做到這一點必須采用批量之間分散性小的配方和加工方法。

（6）必須要考慮屏蔽料在擠出機上擠出的可能性。擠出的屏蔽層不發熱，光滑均勻，擠出容易。

（7）屏蔽層和絕緣接觸良好、牢固、緊密：它們之間接觸不良有空隙就引起局部放電。

（8）長期使用性能要穩定。長期運行中熱脹冷縮情況下，屏蔽導電率要穩定、不裂紋。

以上屏蔽層應具備性能中，1～4 項為屏蔽層本身所需要的性能，5～8 項為材料配方及加工上的問題。

3 屏蔽層最佳電阻率的確定

（1）從屏蔽和絕緣的復合介質的tgδ 要小的角度考慮，屏蔽層體積電阻率應在1×105Ωcm 及以下為宜。電壓越高絕緣厚度越厚，電容越小，屏蔽層電阻率可取大一些。

（2）從為了避免屏蔽層過分發熱角度考慮，體積電阻率應在2×107Ωcm 以下為宜。

（3）絞合導體和屏蔽之間，防止局部放電產生，希望體積電阻率在1×105Ωcm 以下。

（4）施加沖擊電壓時，從不引起屏蔽層先被擊穿角度考慮，希望體積電阻率在1×104Ωcm 以下。

（5）由屏蔽電阻—溫度性能考慮：以上1～4 項的結論是在常溫下試驗得到的，考慮到屏蔽電阻—溫度特性，把屏蔽層體積電阻率，在上述常溫電阻率的基礎上降低約一位數量級較為合理。

（6）由屏蔽體積電阻率的分散性和穩定性考慮：目前用作屏蔽的半導電料，都是在塑料中加一定量的炭黑得到的，經試驗證明，聚烯烴類的半導電料的體積電阻率在1×103～1×105Ωcm 范圍內，受擠出、硫化、時間及壓力等加工條件的影響較大，因此體積電阻率的分散性也較大。考慮到這一點，屏蔽電阻率為1×103及以下為宜。

（7）從長期使用性能穩定性考慮，其體積電阻率在工作溫度和高溫下長期運行條件下要穩定，變化要小。

綜合上述可知，由于考慮的角度不同，屏蔽層的最佳體積電阻率范圍也不同，但是對以上所有最佳體積電阻率范圍綜合分析可得出如下結論：滿足上述所有不同要求的、比較理想的體積電阻率應控制在1×103Ωcm 及以下為宜。

[1]HC184.2-90，“交聯聚乙烯電纜用半導電料.

[2]GB/T12706-2008，額定電壓35kv 及以下銅芯、鋁芯塑料絕緣電力電纜.

[3]IEC502.

[4]Wire and cable compounds wire & cable materials union carbide.

[5]Semiconductive compounds AT plastics inc.

[6]BP polyethylene.

[7]超高壓架橋木用半導電被覆層的探討.日本住友電氣.

[8]Thernial stability of wire and cable compounds in the dry nitrogen gas-curing process.

[9]NESTE polyethylene.