[发明专利]用于电缆的硅多层绝缘体

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括由硅橡胶制成的多层绝缘体的电缆以及一种所述电缆的制造工艺。

更具体地，它通常应用于但不专有地应用于电力电缆的领域，诸如中压(尤其从5kV到45-60kV)或高压(尤其大于60kV，可高达800kV)电力电缆，不论它们到底是直流电压(DC)还是交流电压(AC)电缆。

背景技术

中压或高压电力电缆通常包括中心电导体，并且依次且同轴地绕该电导体的是：半导体内层、电绝缘(中间)层和半导体外层。这三个层可以经由本领域技术人员所熟知的技术而交联。

GB870583描述了一种用于电缆的三层绝缘体，包括：半导体内层、电绝缘(中间)层和半导体外层。所述三个层由含乙烯基的硅树脂橡胶(silicone gum)制成，并绕电导体依次被挤出以形成所述三层绝缘体。

然而，该工艺并没有被优化，以在将至少5kV的电压电平施加到电缆时显著减少电绝缘层和各半导体层之间的局部放电。

发明内容

本发明的主旨是通过提出一种电缆克服现有技术的缺陷，所述电缆包括：

-至少一个细长的电导体，以及

-围绕所述电导体的多层绝缘体，所述多层绝缘体包括第一半导体层和电绝缘层，所述两个层由硅橡胶基组合物制成，

其特征在于，第一半导体层和电绝缘层是共同挤出的层，并且更具体地由共同挤出工艺获得。

被共同挤出的多层绝缘体有利地允许去除绝缘体的被挤压出的各层之间存在的空气和/或存在的空间。

故而，本发明的多层绝缘体有利地允许降低电缆中的局部放电，同时保证良好的柔性性能。

术语“共同挤出的层”指的是，多层绝缘体各层的挤出可同时发生，更具体地使用同一挤压头(即仅有一个挤压机头)。

在优选的实施方式中，第一半导体层可以围绕细长的电导体，并且所述电绝缘层可以围绕第一半导体层。

在另一优选的实施方式中，多层绝缘体可以包括由硅橡胶基组合物制成的第二半导体层，以形成三层绝缘体，从而第一半导体层、电绝缘层和第二半导体层是共同挤出的层。更具体地，第一半导体层可以被电绝缘层围绕，并且电绝缘层可以被第二半导体层围绕。

本发明中使用的硅橡胶(即硅树脂橡胶)为弹性体(橡胶类材料)由含有硅连同碳、氢和氧的硅酮聚合物构成。硅橡胶常常命名为聚硅氧烷，并且更具体地为聚有机硅氧烷。

更具体地，硅橡胶的主干包括硅-氧-硅单元。

硅橡胶基组合物在组合物中每100份重量的聚合物(即聚合物基质)可包括超过50.0份重量的硅橡胶，在所述组合物中每100份重量的聚合物可优选地包括至少70份重量的硅橡胶，并且在所述组合物中每100份重量的聚合物特别可优选地包括至少90份重量的硅橡胶。

按照特别有利的方式，硅橡胶基组合物包括纯粹由硅橡胶或硅橡胶混合物构成的聚合物基质。人们因此如此探讨硅橡胶基质。

用于获得本发明的第一半导体层和/或第二半导体层的组合物还包括至少一种导(电)填料，采用的量足以使硅橡胶基组合物半导体化。

另外，硅橡胶基组合物中的导电填料的量应该可优选地允许组合物被挤出。

更具体地，应考虑，当一个层的比电导率至多为1.10⁹Ωm(ohm·厘米)时，它为半导体。

用于获得半导体层的硅橡胶基组合物可包括至多60%重量的导(电)性填料，可优选地包括至多50%重量的导电填料，可优选地包括至多40%重量的导电填料。

在另一实施方式中，用于获得半导体层的硅橡胶基组合物可包括至少0.1%重量的导(电)性填料，可优选地包括至少10%重量的导电填料，并且甚至更优选包括至少20%重量的导电填料。

导电填料可优选地选自：炭黑、导电碳和金属颗粒或者它们混合物之一。

导电炭黑可以从ASTM D-1765-76中列出的任何炭黑、炉黑、乙炔黑、热裂法炭黑、lamb黑和科琴黑或者它们混合物之一中选择。

区别于导电炭黑的导电碳包括：碳纤维、碳纳米管、富勒烯、石墨烯、石墨和膨胀石墨小片(graphite platelets)中的至少一个。这样的导电碳平均颗粒大小通常可以具有纳米尺度的比例。

本发明中使用的优选碳纤维是碳粗纱(carbon rovings)，其更具体地为碳纤维束。使用碳粗纱有利地允许以更显著的方式降低电缆中的局部放电。

在特定实施方式中，碳粗纱可以包括具有第一长度的第一类型碳粗纱和/或具有第二长度的第二类型碳粗纱，更具体地，第一长度不同于第二长度。