导体预热装置在交联聚乙烯电缆生产中的应用

含有一定量过氧化物和抗氧剂的聚乙烯基料经挤塑机挤出,并通过一段密封加压加热的交联管道,完成从线型长链到立体网状结构的转变。任何一种化学反应都需要足够的活化能才能进行,交联管道内的加热环境正是为高分子绝缘材料提供必要的聚合反应的活化条件。当使用导体预热装置时,交联所需要的热量可分别从导体和绝缘表面双向传入,降低了绝缘的表面温度,提高了传热效层吸收的热量足以使交联反应充分进行,缩短了交联时间,同时因为热辐射交联时间短,绝缘表面温度低,缩短了冷却所需时间,从而提高了电缆的生产速度。

如不使用导体预热装置,由于绝缘层比较厚,绝缘各个部分的温度分布极不均匀,绝缘在冷却时会造成外层冷却快,内层冷却慢,这就会带来以下几个问题:

(1)外层结晶均匀,结晶度高;内层结晶度低,易生成不均匀大球晶。大球晶的排渣效应使绝缘中的杂质和微孔较多的集中在球晶界面,并与微孔一起构成沿大球晶晶界的网络状电气弱区,也就是结晶不理想的内层绝缘反而要承受较高工作场强。

(2)绝缘外层产生压应力,内层产生拉应力。拉应力导致高聚物分子链间或分子链内的化学键变弱,会加速电树枝引发与生长,致使尽管测试时无局放的电缆在使用中绝缘性能却会出现恶化,并导致击穿。

(3)绝缘外层先冷却并固化,而内层后冷却并收缩,这样易产生微孔。冷收缩产生的微孔,也就是绝缘缺陷的地方,易产生局部放电,也是产生电树枝和水树枝的隐患。使用导体预热装置时,导体在绝缘开始交联前可预热到90~ 180e,交联所需的热量可分别从导体和绝缘表面双向传入,使交联反应充分进行。由于减少了导电线芯与绝缘表面的温差,也改善了绝缘内的热应力和不均匀结晶现象。整体而言,使用导体预热装置可改善电缆绝缘品质。