大規(guī)格輻照交聯(lián)風能電纜的研究

        呂永平        湖北

摘要：根據(jù)GB/T29631-2013標準要求，風力發(fā)電用耐扭曲軟電纜絕緣采用乙丙橡膠，護套采

用氯丁橡膠或氯磺化聚乙烯。行業(yè)上生產(chǎn)該產(chǎn)品的交聯(lián)工藝方法有蒸汽交聯(lián)、輻照交聯(lián)兩種。其中蒸汽交聯(lián)被廣泛認為產(chǎn)品硫化均勻性好，缺點是設(shè)備投資大、工藝復(fù)雜、容易造成環(huán)境污染；而輻照交聯(lián)工藝生產(chǎn)風能電纜不需大型煉膠、硫化設(shè)施，環(huán)境衛(wèi)生，工藝過程易控制，缺點是受射線穿透力限制，大規(guī)格產(chǎn)品交聯(lián)均勻性不好。本文從輻照工藝電壓、劑量大小、材料選型等方面進行研究，結(jié)果表明，當選材正確時，240 mm²及以下的耐扭曲軟電纜采用2.5Mev電子加速器輻照，其交聯(lián)均勻性較好，產(chǎn)品各項性能均能達到標準要求。

1、實驗設(shè)備和材料：150擠出機、2.5Mev電子加速器、拉力機、熱延伸試驗儀、烘箱、902號油、普通風能用乙丙絕緣、氯磺化聚乙烯護套料、黃石永騰絕緣材料有限公司風能電纜專用料。

2、電纜規(guī)格結(jié)構(gòu)：240 mm²，根據(jù)GB/T29631標準規(guī)定，電纜絕緣層采用輻照交聯(lián)型乙丙橡膠，典型厚度2.5mm，護套層采用輻照交聯(lián)型氯化聚乙烯，典型厚度3.5mm，產(chǎn)品外徑34.5 mm。

3、輻照電壓的選擇：根據(jù)理論計算，對于240 mm²電纜，2.5Mev已是臨界電壓，因此采用2.5Mev進行試驗。

4、輻照劑量試驗：試驗發(fā)現(xiàn)，各種輻照劑量下，絕緣熱延伸、護套抗撕裂、護套耐油3種性能不容易同時合格，故本試驗重點針對這幾項性能進行。

4.1使用普通風能用乙丙絕緣、氯磺化聚乙烯護套料，不同輻照劑量下的試驗結(jié)果

取樣方法：沿電纜圓周方向等距取4個樣分別進行試驗，結(jié)果取平均值

①20Mrad試驗結(jié)果：絕緣熱延伸、護套耐油不合格。

②21Mrad試驗結(jié)果：護套耐油不合格

③22Mrad試驗結(jié)果：護套抗撕強度不合格。

上述試驗說明，采用使用普通風能用乙丙絕緣、低溫氯化聚乙烯護套料，輻照電壓2.5Mev不變的情況下：

劑量為20Mrad時，絕緣熱延伸嚴重不合格，護套耐礦物油不合格，護套抗撕強度合格；

劑量為22Mrad時，絕緣熱延伸合格，護套耐礦物油合格，護套抗撕強度不合格；

劑量為21Mrad時，絕緣熱延伸合格，護套耐礦物油不合格，護套抗撕強度合格；

無論哪種劑量，絕緣熱延伸均勻性都很不好，相對來說劑量為21Mrad時結(jié)果好一點。

就是說，無論怎樣的輻照劑量，這種設(shè)備、材料條件下，產(chǎn)品的結(jié)果都無法完全符合標準要求。

4.2針對2.5Mev電子加速器對于240mm²電纜穿透力富裕不大的情況，采用黃石永騰絕緣材料有限公司專用風能料，通過提高材料的交聯(lián)特性來克服電子穿透力不足的缺陷。

①20Mrad試驗結(jié)果：

②21Mrad試驗結(jié)果：

③22Mrad試驗結(jié)果：

上述試驗結(jié)果說明，采用專用料后，三種輻照劑量下的測量值一致性較好，性能符合標準要求。隨著輻照劑量的提高，絕緣熱延伸數(shù)據(jù)在下降，護套耐油性變好，而抗撕裂變差，相對21Mrad的結(jié)果最好。

小結(jié)：生產(chǎn)大規(guī)格輻照交聯(lián)型風能電纜，受電子射線穿透力所限，當采用普通的輻照交聯(lián)型風能電纜料生產(chǎn)時，無論采用哪種輻照工藝，很難保證產(chǎn)品的絕緣熱延伸、護套耐油、護套抗撕三項性能同時合格；選用黃石永騰絕緣材料有限公司專用風能電纜料時，通過合適的輻照工藝，交聯(lián)均勻性較好，產(chǎn)品各項性能均達到標準要求。