对XLPE绝缘电力电缆的屏蔽要求

贺想容

（沈阳汇成电缆集团有限公司，辽宁 沈阳110144）

防止局部放电的有效措施是采用半导电导体屏蔽结构，导体屏蔽可分为半导电带绕包式和半导电料挤包式两种。由于半导电带绕包式不可能做到导体和绝缘之间没有空隙，效果很不理想，除较低电压级上很少采用外，现在基本不采用。现在普遍采用的是半导电料挤包结构，它与导体、绝缘牢固紧密接触且没有空隙，大大降低了电缆的局放值，提高了电缆的长期稳定性及使用寿命。

1 屏蔽的主要目的

（1）缓和绞合导体表面电位梯度的增加，达到圆柱形均匀电场。（2）防止绞合导体和绝缘之间的局部放电。

绞合导体和屏蔽保持等电位，而且导体和屏蔽、屏蔽和绝缘之间牢固紧密接触，没有空隙，可避免局部放电。

2 屏蔽层应具备的性能

（1）屏蔽和绝缘复合介质的tgδ 要小。对tgδ 很小的XLPE等绝缘材料而言，所用的屏蔽层电阻率要适当，使复合介质tgδ不增加。

（2）屏蔽层的焦耳损耗及tgδ 引起发热时，屏蔽层不软化。

（3）屏蔽和导体应牢固紧密接触，他们之间接触电阻要小。它们之间接触电阻大，引起局放，接触电阻部位发热，使屏蔽层受损伤，最后有可能导致绝缘击穿。

（4）分担与屏蔽层的电压，不致引起屏蔽层先击穿，进而防止绝缘击穿。

（5）屏蔽层必须沿长度方向均匀而稳定。要做到这一点必须采用批量之间分散性小的配方和加工方法。

（6）必须要考虑屏蔽料在挤出机上挤出的可能性。挤出的屏蔽层不发热，光滑均匀，挤出容易。

（7）屏蔽层和绝缘接触良好、牢固、紧密：它们之间接触不良有空隙就引起局部放电。

（8）长期使用性能要稳定。长期运行中热胀冷缩情况下，屏蔽导电率要稳定、不裂纹。

以上屏蔽层应具备性能中，1～4 项为屏蔽层本身所需要的性能，5～8 项为材料配方及加工上的问题。

3 屏蔽层最佳电阻率的确定

（1）从屏蔽和绝缘的复合介质的tgδ 要小的角度考虑，屏蔽层体积电阻率应在1×105Ωcm 及以下为宜。电压越高绝缘厚度越厚，电容越小，屏蔽层电阻率可取大一些。

（2）从为了避免屏蔽层过分发热角度考虑，体积电阻率应在2×107Ωcm 以下为宜。

（3）绞合导体和屏蔽之间，防止局部放电产生，希望体积电阻率在1×105Ωcm 以下。

（4）施加冲击电压时，从不引起屏蔽层先被击穿角度考虑，希望体积电阻率在1×104Ωcm 以下。

（5）由屏蔽电阻—温度性能考虑：以上1～4 项的结论是在常温下试验得到的，考虑到屏蔽电阻—温度特性，把屏蔽层体积电阻率，在上述常温电阻率的基础上降低约一位数量级较为合理。

（6）由屏蔽体积电阻率的分散性和稳定性考虑：目前用作屏蔽的半导电料，都是在塑料中加一定量的炭黑得到的，经试验证明，聚烯烃类的半导电料的体积电阻率在1×103～1×105Ωcm 范围内，受挤出、硫化、时间及压力等加工条件的影响较大，因此体积电阻率的分散性也较大。考虑到这一点，屏蔽电阻率为1×103及以下为宜。

（7）从长期使用性能稳定性考虑，其体积电阻率在工作温度和高温下长期运行条件下要稳定，变化要小。

综合上述可知，由于考虑的角度不同，屏蔽层的最佳体积电阻率范围也不同，但是对以上所有最佳体积电阻率范围综合分析可得出如下结论：满足上述所有不同要求的、比较理想的体积电阻率应控制在1×103Ωcm 及以下为宜。

[1]HC184.2-90，“交联聚乙烯电缆用半导电料.

[2]GB/T12706-2008，额定电压35kv 及以下铜芯、铝芯塑料绝缘电力电缆.

[3]IEC502.

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

[5]Semiconductive compounds AT plastics inc.

[6]BP polyethylene.

[7]超高压架桥木用半导电被覆层的探讨.日本住友电气.

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

[9]NESTE polyethylene.