护层材料性能优化方案

电缆护层的作用是保护绝缘在敷设、运行过程中，免受机械损伤和各种环境因素如水、日光、生物、火灾等引起的破坏，以保证电缆长期稳定的电气性能。因此，作为电缆三大组成部分之一的护层直接影响到电缆的使用寿命。电缆护层分内护层、铠装层和外护套。

1.电缆的内护层

铝合金电缆的内护层包括内衬层和隔离套。如果有内衬层，则可以挤包、绕包或纵包，用于内衬层的材料应适合电缆的运行温度并与电缆绝缘材料相容。当铠装下的金属层材料与铠装材料不同时，应挤包一层隔离套将其隔开，用作隔离套的材料应符合国家标准《额定电压1kV（U_m=1.2kV）到35kV（U_m=40.5kV）铝合金芯挤包绝缘电力电缆》（GB/T 31840—2015）中对护层材料的规定。对于无铠装的电缆，这时的非金属护套也就是外护套了。电缆挤包内护层常用材料有塑料类和弹性体两类，塑料类主要是聚乙烯和聚氯乙烯，聚氯乙烯因其价格相对较低且加工方便，在电缆产品中应用比较普遍，其材料性能见表1-3-8。聚乙烯常用于防水性要求高的电缆，其材料性能见表1-3-9。

表1-3-8 聚氯乙烯护套料的性能指标

表1-3-9 聚乙烯护套料性能指标

（续）

对柔软性要求较高的电缆可采用弹性体护套材料，弹性体护套材料主要有：

（1）氯丁橡胶（CR） 氯丁橡胶由氯丁二烯聚合而成，具有很高的稳定性，适用于电缆工业作为护层材料。由于其具有良好的不延燃性、耐大气老化、耐臭氧性、耐油性，所以氯丁橡胶作护层的电线电缆都可用于户外环境。

氯丁橡胶的性能：

1）氯丁橡胶作为电线电缆的护套材料，突出的特点是高阻燃、耐大气老化。在通用橡胶中，氯丁橡胶的阻燃性是最好的。

2）氯丁橡胶的耐热性与丁腈橡胶相当，能在150℃下短期使用，在80～85℃可长期使用。

3）由于氯丁橡胶的分子结构比较规整，又含有极性较大的氯原子，容易形成紧密的有规则的排列，所以氯丁橡胶拉伸时易生成结晶，这就使它具有较高的抗张强度，这种性能通常称之为自补强性。

4）氯丁橡胶分子结构中含有氯原子，使分子的极性增大，所以它的介电系数和介质损耗角正切值要比非极性橡胶差得多。

5）氯丁橡胶的分子链上含有较多的双键，由于结构上的特殊性，所以氯丁橡胶具有较好的耐老化性。电负性大的氯原子增大了分子的极性和分子间的作用力，使得氯丁橡胶具有较好的耐油性。(www.xing528.com)

6）氯丁橡胶易粘附滚筒，挤出时收缩率很大，焦烧时间短，硫化时间较慢，混料困难。

（2）氯磺化聚乙烯（CSPF或CSM） 氯磺化聚乙烯是聚乙烯的衍生物，聚乙烯经过氯化和磺化处理后的生成物。与聚乙烯结构相比，结构上的规整性被破坏，变成了具有橡胶特性的弹性体，它的电性能、不延燃性、耐臭氧性、耐大气老化性、耐热老化性、耐化学药品性等性能都很好，而且耐辐照，所以在电缆工业中获得广泛应用。

氯磺化聚乙烯的性能：

1）优异的耐臭氧性、耐日光性和耐大气老化性，由于本身具有高度饱和的结构，所以耐臭氧性特别优越。

2）较好的耐热性和耐寒性，由于分子结构中含有较多的氯原子，不会延燃，离开火焰能够自行熄灭，延燃性仅次于氯丁橡胶。

3）氯磺化聚乙烯属于自补强性橡胶，即使不采用补强剂，其硫化胶也具有较高的抗拉强度和耐磨性。

4）氯磺化聚乙烯的电性能优于氯丁橡胶，主要是分子结构中引进了氯原子和氯磺酰基，使橡胶具有偶极性，是极性橡胶中电性能最好的。同时，氯磺化聚乙烯还具有突出的耐电晕性。

5）能够耐酸、碱等多种化学药品，特别是能耐强氧化剂如硝酸等。耐油性与氯丁橡胶相似。

6）可在一般的橡胶设备上进行加工，与其他橡胶混合性能也很好。氯磺化聚乙烯的主要缺点是压缩永久变形大，低温弹性差，价格较贵。

2.电缆的铠装层

铠装层的主要作用是增加电缆的机械强度，选择铠装材料时，尤其是铠装作为屏蔽层使用时，应特别考虑存在腐蚀的可能性，这不仅是为了机械安全，而且也是为了电气安全。常用的铠装材料有金属带（镀锌钢带、非磁性不锈钢带、铝带、铝合金带等）、金属丝（钢丝、非磁性不锈钢丝、铝丝、铝合金丝等）等。常用的钢带和钢丝的材料都是由低碳钢冷轧制成的，为防腐蚀，要求铠装钢带必须有防蚀措施，即采用涂防锈漆或镀锌处理。钢丝则采用镀锌、涂塑、挤塑等措施，总之在钢带或钢丝外加一层保护覆盖层。铝合金带采用5000系列铝合金材料，主要特点为密度低，抗拉强度高，伸长率高，具有良好的成型加工性能，强度高尤其是抗疲劳强度高，耐腐蚀性和焊接性好。常用铠装材料的性能指标见表1-3-10。

表1-3-10 常见电缆铠装材料的性能指标

3.电缆的外护套

外护套的作用主要有三个方面：一是对护套内的各层结构起到机械保护作用；二是可以保证铠装层不被腐蚀，同时通过对护套料配方的调整，可以起到防紫外线，防鼠、防白蚁等作用；三是增加电缆的绝缘性能，该作用对中压电缆尤为突出。常用作外护套的材料有聚氯乙烯、聚乙烯和弹性体等，材料性能同电缆的内护层部分。