在電纜制造領域,交聯(lián)工藝是提升電纜性能的關鍵環(huán)節(jié),而電纜交聯(lián)房作為實現(xiàn)交聯(lián)過程的重要設備,其采用的交聯(lián)方式直接影響著電纜的質(zhì)量和適用范圍。目前,干法交聯(lián)和濕法交聯(lián)是兩種常見的交聯(lián)方法,那么在實際應用中,該如何在電纜交聯(lián)房中進行選擇呢?下面將從原理、性能、成本、適用范圍等多個方面進行詳細分析。
一、原理差異
1.干法交聯(lián)
干法交聯(lián)是通過在聚乙烯絕緣材料中添加過氧化合物交聯(lián)劑,采用三層共擠工藝形成導體屏蔽層、絕緣層與絕緣屏蔽層后,在高溫高壓氮氣環(huán)境中完成其交聯(lián)過程。在電纜交聯(lián)房內(nèi),利用高溫高壓氮氣作為傳熱和傳壓的媒質(zhì),使交聯(lián)劑分解產(chǎn)生自由基,引發(fā)聚乙烯分子鏈之間的交聯(lián)反應,形成三維網(wǎng)狀結構的交聯(lián)聚乙烯。這種交聯(lián)方式不依賴水分,因此被稱為干法交聯(lián)。
2.濕法交聯(lián)
濕法交聯(lián),又稱蒸汽交聯(lián),是在硫化管中采用蒸汽作為加熱和加壓媒質(zhì),使過氧化物交聯(lián)劑分解產(chǎn)生揮發(fā)性氣體,形成微孔結構,從而實現(xiàn)聚乙烯材料的化學交聯(lián)。在電纜交聯(lián)房里,通過蒸汽將熱量傳遞給電纜絕緣層,使交聯(lián)劑在一定的溫度和壓力下發(fā)揮作用,促使聚乙烯分子發(fā)生交聯(lián)反應。
二、性能對比
1.電氣性能
干法交聯(lián)由于在交聯(lián)過程中沒有水分的參與,能夠有效減少絕緣層中的微孔數(shù)量和含水量。相關研究表明,干法交聯(lián)法絕緣中的微孔數(shù)可減少到(1.5-2)×103個/mm3,含水量降低到(200-250)×10??,這使得其絕緣的電氣強度比濕法交聯(lián)提高了20%以上。而濕法交聯(lián)因含水量較高,在電場作用下容易產(chǎn)生水樹枝,導致絕緣老化而擊穿,主要適用于低壓交聯(lián)聚乙烯電纜生產(chǎn)。
2.耐熱性能
干法交聯(lián)形成的交聯(lián)鍵結合能量高,穩(wěn)定性好,其耐熱性能優(yōu)于濕法交聯(lián)電纜。干法交聯(lián)電纜的長期允許工作溫度可達90℃甚至更高,短路允許溫度可提高到250℃以上;而濕法交聯(lián)電纜的耐熱性能相對較差,長期工作溫度一般在70℃左右。
3.機械性能
干法交聯(lián)電纜的絕緣層結構緊密,硬度和強度較大,在常溫下比濕法交聯(lián)電纜的絕緣層更難剝離,這表明其機械性能更為優(yōu)良。濕法交聯(lián)電纜由于交聯(lián)工藝的影響,絕緣層中可能存在較多的微孔和缺陷,導致其機械強度相對較低。
三、成本考量
1.設備成本
干法交聯(lián)電纜交聯(lián)房需要配備高溫高壓氮氣供應系統(tǒng)、準確的溫度和壓力控制裝置等,設備相對復雜,初期投資成本較高。而濕法交聯(lián)電纜交聯(lián)房的設備相對簡單,主要是蒸汽發(fā)生器和硫化管等,設備成本較低。
2.運行成本
干法交聯(lián)過程中使用的氮氣需要定期補充和凈化,運行成本相對較高。但干法交聯(lián)的生產(chǎn)效率較高,交聯(lián)周期短,可縮短生產(chǎn)時間,降低單位產(chǎn)品的能耗和人工成本。濕法交聯(lián)雖然設備運行成本較低,但由于交聯(lián)周期較長,生產(chǎn)效率相對較低,且蒸汽的能耗較大,綜合運行成本也不容忽視。
四、適用范圍
1.干法交聯(lián)
干法交聯(lián)適用于生產(chǎn)較高電壓等級的交聯(lián)聚乙烯電纜,其生產(chǎn)范圍可達500KV級。在高壓電纜制造領域,干法交聯(lián)具有不可替代的優(yōu)勢,能夠滿足電力系統(tǒng)對電纜高可靠性、高性能的要求。例如,在城市電網(wǎng)建設、大型工業(yè)企業(yè)的電力供應等場景中,干法交聯(lián)電纜能夠更好地保障電力傳輸?shù)陌踩头€(wěn)定。
2.濕法交聯(lián)
濕法交聯(lián)一般高電壓等級僅達10KV,主要適用于低壓交聯(lián)聚乙烯電纜生產(chǎn)。在一些對電纜性能要求不高、電壓等級較低的場合,如建筑電氣、小型工廠的配電系統(tǒng)等,濕法交聯(lián)電纜可以滿足使用需求,且具有成本較低的優(yōu)勢。
五、綜合選擇建議
在選擇電纜交聯(lián)房的交聯(lián)方式時,需要綜合考慮多個因素。如果生產(chǎn)的是高壓電纜,對電纜的電氣性能和耐熱性能要求較高,且預算充足,那么干法交聯(lián)是更好的選擇。干法交聯(lián)能夠生產(chǎn)出質(zhì)量更高、性能更穩(wěn)定的電纜,滿足特殊市場的需求。
如果生產(chǎn)的是低壓電纜,對成本較為敏感,且生產(chǎn)規(guī)模較小,那么濕法交聯(lián)可能更為合適。濕法交聯(lián)設備成本和運行成本相對較低,能夠在滿足基本使用需求的前提下,降低生產(chǎn)成本。
此外,還需要考慮企業(yè)的技術水平和生產(chǎn)管理能力。干法交聯(lián)工藝相對復雜,對操作人員的技術水平和生產(chǎn)過程的控制要求較高;而濕法交聯(lián)工藝相對簡單,易于操作和管理。企業(yè)應根據(jù)自身的實際情況,選擇適合自己的交聯(lián)方式。
在電纜交聯(lián)房中,干法交聯(lián)和濕法交聯(lián)各有優(yōu)缺點,企業(yè)應根據(jù)自身的生產(chǎn)需求、成本預算、技術水平等因素進行綜合權衡,選擇適合自己的交聯(lián)方式,以提高電纜產(chǎn)品的質(zhì)量和市場競爭力。