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產(chǎn)品知識

中壓電纜交聯(lián)生產(chǎn)工序氮氣的作用有哪些?

發(fā)布時間:2025-02-28 16:42:22 人氣:

在中壓電纜的交聯(lián)生產(chǎn)工序中,氮氣作為關(guān)鍵工藝介質(zhì),通過多重協(xié)同作用確保了電纜絕緣層的性能優(yōu)化和生產(chǎn)效率提升,其核心功能可歸納為以下五大方面:

一、化學反應(yīng)介質(zhì)與交聯(lián)活化

氮氣在高溫(通常180-250℃)和高壓(0.8-1.2MPa)條件下,成為過氧化物交聯(lián)劑分解的活化載體。當三層共擠設(shè)備將導體屏蔽層、絕緣層(XLPE)及絕緣屏蔽層擠出后,氮氣通過動態(tài)配氣儀均勻注入密封交聯(lián)管,促使交聯(lián)劑(如DCP)在聚乙烯分子鏈間形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這一過程中,氮氣的惰性特性避免了副反應(yīng)發(fā)生,確保交聯(lián)反應(yīng)效率可達95%以上。

二、氧化防護屏障

氮氣純度(≥99.5%)直接影響電纜絕緣性能。氧含量超過500ppm時,XLPE會發(fā)生氧化交聯(lián)反應(yīng),導致:

表面硬化(硬度增加30-50%)

熱延伸值超標(典型故障表現(xiàn)為延伸率>175%)

絕緣電阻下降(降幅可達2個數(shù)量級)

實驗數(shù)據(jù)顯示,在氮氣純度99.8%環(huán)境下生產(chǎn)的10kV電纜,其壽命周期內(nèi)擊穿概率較純度99%時降低67%。

中壓電纜交聯(lián)生產(chǎn)工序氮氣的作用有哪些?(圖1)

三、熱傳遞與溫度場控制

作為氣態(tài)傳熱介質(zhì),氮氣在交聯(lián)管中的流動特性直接影響溫度分布均勻性。典型參數(shù)對比:

工藝參數(shù)氮氣傳熱模式傳統(tǒng)蒸汽傳熱
溫度偏差±3℃±15℃
交聯(lián)均勻度>90%70-80%
生產(chǎn)速度30m/min15m/min

這種高效傳熱使得500kV級超高壓電纜生產(chǎn)成為可能。

四、壓力調(diào)控系統(tǒng)

氮氣壓力與電纜結(jié)構(gòu)緊密相關(guān):

10kV電纜:0.8-1.0MPa

35kV電纜:1.0-1.2MPa

缺陷抑制:壓力低于0.4MPa時,微孔數(shù)量激增300%,導致局部放電量>5pC

通過閉環(huán)壓力控制系統(tǒng),可動態(tài)補償因溫度波動(±20℃)引起的壓力變化,確保絕緣層密實度≥0.92g/cm3。

五、冷卻與污染物清除

在冷卻段,氮氣以20-30m3/min流速實施梯度冷卻:

預冷段(80-100℃):氮氣隔離蒸汽,避免驟冷應(yīng)力

主冷段(50-70℃):配合水冷系統(tǒng)實現(xiàn)8-10℃/min降溫速率

終冷段(室溫):吹掃殘留揮發(fā)物(如甲烷、乙醛等)

此過程可使絕緣層殘余應(yīng)力降低40%,同時清除直徑>5μm的顆粒污染物。

特別需要指出,氮氣供給系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接決定產(chǎn)品合格率。當?shù)獨鈮毫Σ▌映^±0.05MPa時,電纜偏心度超標風險增加85%。因此現(xiàn)代生產(chǎn)線普遍配置雙氣源冗余系統(tǒng)和實時純度監(jiān)測儀(精度達0.01%),確保連續(xù)生產(chǎn)過程中工藝參數(shù)的嚴格受控。

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