Composé semi-conducteur pour câbles d'alimentation : un guide de sélection pratique pour les fabricants de câbles

Dans un câble d'alimentation moyenne ou haute tension, les couches qui retiennent toute l'attention sont le conducteur qui transporte le courant et l'isolant qui retient la tension. Les fines couches intermédiaires, les boucliers semi-conducteurs, permettent aux deux autres de faire leur travail en silence pendant des décennies. Un composé semi-conducteur pour câble d'alimentation est formulé pour se situer exactement à ces limites, sur le conducteur et sur l'isolation, lissant le champ électrique de sorte qu'aucun point ne soit amené à supporter plus de contraintes que ses voisins.

Nous produisons ces composés chez HJ Polymer à Jiangyin depuis 2002, et les questions que nous posent les fabricants de câbles ont à peine changé depuis : à quel point est-il propre, avec quelle douceur s'extrude-t-il, dans quelle mesure se lie-t-il ou se dénude-t-il et à quelle vitesse ma ligne peut-elle la faire fonctionner ? Ce guide explique ce que fait réellement le matériau, à quoi appartient chaque qualité et comment réduire une longue liste d'options à un seul code produit.

Ce que fait réellement un composé semi-conducteur pour câble d'alimentation

Un composé semi-conducteur n’est volontairement ni isolant ni conducteur. Sa résistivité volumique est conçue dans une bande médiane étroite, suffisamment faible pour égaliser le potentiel sur une surface, mais suffisamment élevée pour que le matériau ne transporte jamais de courant significatif. En pratique, il se comporte comme un doux coussin électrique entre deux régimes très différents.

Pourquoi le coussin est important : la surface extérieure d'un conducteur toronné n'est pas électriquement lisse. Chaque brin crée une crête locale, et là où un espace d'air ou une zone rugueuse se trouve à côté de l'isolation, le champ électrique se concentre là. La concentration du champ conduit à une décharge partielle, la décharge partielle conduit à l'arborescence, et l'arborescence se termine finalement par une défaillance coûteuse à réparer et facile à prévenir en premier lieu.

Trois métiers définissent le matériau :

• Remplissez les interstices entre les brins et présentez une surface équipotentielle lisse et continue.
• Lier intimement à l’isolant afin qu’aucun vide ne survive à l’interface.
• Formez une limite extérieure définie sous l'écran métallique qui se détache proprement ou reste fermement collée, selon la conception du câble.

Où se trouvent les couches de blindage dans un câble

La plupart des câbles moyenne et haute tension utilisent deux couches semi-conductrices au lieu d'une, et certaines conceptions ajoutent une troisième couche conductrice sur l'âme. Chacun a une fonction différente et chacun exige donc un équilibre différent de propriétés de la part du composé.

Le blindage du conducteur est extrudé directement sur le conducteur toronné, il doit donc s'écouler dans des espaces mesurés en fractions de millimètre. Le bouclier isolant se trouve à l’extérieur de l’isolant et constitue la couche qui décide le plus souvent si une équipe de jointoiement terminera dans les délais, car la capacité de décapage est ressentie à la main. La gaine conductrice, là où la conception l'exige, assure les fonctions mécaniques et ignifuges en plus de la continuité électrique.

Qu'est-ce qui différencie un bon composé d'un composé simplement acceptable

Une fois que la chimie de base est correcte, des différences de performances apparaissent à quelques endroits. Ce sont les domaines dans lesquels nous passons la plupart de notre temps de développement.

Propreté et douceur de la surface

La contamination et la rugosité de la surface sont les deux ennemis discrets des câbles haute tension. Une seule particule étrangère incrustée à l'interface peut augmenter la contrainte locale bien au-delà de la valeur de conception, c'est pourquoi nos composés sont produits sur des lignes dédiées avec un contrôle strict de la filtration et de la manipulation. Plus la surface extrudée est lisse, plus le champ est uniforme sur toute la longueur du câble.

Adhérence et décapabilité

On s'attend généralement à ce que les blindages des conducteurs restent collés. Les écrans isolants peuvent être collés ou dénudables en fonction de la méthode de jonction et des préférences du fabricant de câbles. Les qualités décapables doivent se détacher avec une force prévisible et modérée sur une large plage de températures, car un câble installé dans une tranchée froide en hiver doit toujours être exploitable à la main.

Processabilité et vitesse de ligne

Un composé qui fonctionne magnifiquement à 20 mètres par minute est de peu d’utilité sur une ligne d’extrusion rapide. L'écoulement de fusion, le gonflement de la filière et le comportement au grillage doivent tous être adaptés aux conditions de fonctionnement réelles de l'équipement du client.

Stabilité et conformité électrique

La résistivité volumique doit rester conforme aux spécifications sur toute la plage de températures de service, et pas seulement à 20 degrés Celsius. Tous nos produits sont sans halogène et sont formulés pour être conformes à RoHS et aux exigences comparables.

Faire correspondre la qualité à la classe de tension et au processus

Notre gamme est organisée par classe de tension et par position de blindage, avec des variantes adaptées aux méthodes de production spécifiques et aux attentes en matière de dénudage. Un rapide tour d'horizon du composés de blindage de câble d'alimentation les familles montre comment la logique s’articule.

Câbles haute tension

Les travaux à haute tension laissent le moins de place à l’erreur. Les composés de ces câbles sont jugés sur leur propreté, leur douceur de surface et leur stabilité à long terme sous des contraintes de champ soutenues, et les exigences se renforcent encore à mesure que la transmission évolue vers des tensions plus élevées.

Notre HJ0901 est un conducteur semi-conducteur et un composé de blindage isolant développé pour les câbles d'alimentation haute tension, et le HJ0281 sert de gaine conductrice ignifuge en polyoléfine pour la même classe de câbles.

HJ0901 Conducteur semi-conducteur et composé de blindage isolant pour câbles d'alimentation HT [Su Les conducteurs collés ultra-propres et les matériaux de blindage isolant pour câbles haute tension ont une tension nominale allant jusqu'à 132 kV et se caractérisent par des lignes ultra-propres... Voir le produit →

Câbles basse et moyenne tension

Pour les classes de tension inférieures, le débit et la manipulation pèsent souvent autant que les performances électriques. Les composés thermoplastiques selon la méthode SIOPLAS sont un choix courant car ils sont traités proprement et simplifient la configuration globale de la ligne. HJ0283 est un composé de blindage thermoplastique pour la méthode SIOPLAS, tandis que HJ0286 propose le même procédé de traitement dans une version pelable.

HJ0286 Composé de protection thermoplastique [décapable] pour la méthode Sioplas Le matériau de blindage isolant thermoplastique décapable est un matériau composite semi-conducteur thermoplastique non réticulé développé spécifiquement pour le silane cross-l... Voir le produit →

Blindage des conducteurs moyenne tension

Les blindages de conducteurs pour câbles moyenne tension sont proposés sous forme de famille plutôt que de catégorie unique. Le HJ0301 couvre le blindage standard des conducteurs moyenne tension, le HJ0302 est conçu à la fois pour l'isolation et le blindage des conducteurs dans le même câble, le HJ0304 est adapté aux lignes de production rapides et le HJ0305 est destiné aux applications de conducteurs liés au cuivre.

HJ0302 Composé d'isolation semi-conductrice et de blindage des conducteurs pour câbles d'alimentation MT [Bo Le matériau de blindage isolant lié réticulé est un matériau composite semi-conducteur conçu pour les câbles isolés extrudés moyenne tension avec une tension nominale non... Voir le produit →

Blindage isolant moyenne tension

La famille des boucliers isolants suit une logique similaire avec des priorités différentes. HJ0601 est la qualité de base, HJ0602 est la version facile à dénuder, HJ0603 est la super version, HJ0604 est conçu pour les lignes rapides et HJ0605 convient aux applications avec conducteurs en cuivre. Le choix entre eux dépend généralement de la méthode de jointage, de la vitesse de la ligne et de la façon dont l'équipe d'installation préfère que le bouclier se comporte.

Comment ces composés sont fabriqués et vérifiés

La composition d’un matériau semi-conducteur est un exercice d’équilibre. Le noir de carbone et les autres charges doivent être répartis de manière suffisamment uniforme pour que la résistivité ne dérive pas d'un lot à l'autre, tandis que le polymère lui-même ne doit pas être surmené au point que le comportement au traitement en souffre. Notre usine de Jiangyin couvre plus de 30 000 mètres carrés et gère 13 lignes de production dédiées aux composés de blindage semi-conducteurs, avec une capacité annuelle de 62 000 tonnes de matériaux de qualité moyenne et haute tension. Une nouvelle zone d'usine est entrée en service en 2017.

Un travail de qualité n’est pas seulement un exercice de laboratoire. Nous détenons trois brevets d'invention accordés et quarante brevets de modèles d'utilité accordés, avec d'autres demandes en cours, et nous participons aux travaux de normalisation depuis 2007, lorsque la norme JB/T 10738-2007 a été rédigée. En 2018, nous avons contribué aux normes State Grid pour les composés de blindage haute tension 220 kV, et nos produits ont obtenu la certification UL en 2015. En 2023, la société a été reconnue comme une « petite entreprise géante » spécialisée et sophistiquée au niveau national, et nous déclarons nous-mêmes une part de marché intérieure supérieure à 40 % dans notre segment.

Cette histoire est importante pour un fabricant de câbles pour une raison simple : la cohérence est la propriété que les clients achètent réellement. La résistivité volumique, la propreté des granulés, le contrôle de l'humidité et le comportement à l'extrusion doivent tous être répétés du premier tambour au millième.

Une courte liste de contrôle de sélection

Lorsque vous évaluez un composé semi-conducteur pour une nouvelle conception de câble, ce sont les points qui décident le plus souvent du résultat.

1. Confirmez la classe de tension et si la couche est un blindage conducteur ou un blindage isolant.
2. Décidez si le blindage doit être collé ou dénudable, et spécifiez la plage de force de dénudage.
3. Faites correspondre le composé au processus d'extrusion, y compris la vitesse de ligne prévue.
4. Vérifiez les spécifications de résistivité sur toute la plage de températures de service, et pas seulement à température ambiante.
5. Examinez les données de propreté et de filtration si le câble est destiné à un service haute tension.
6. Vérifiez la conformité sans halogène et RoHS par rapport aux exigences de votre propre marché.
7. Demandez des quantités d'essai suffisamment tôt pour effectuer un essai d'extrusion complet avant de vous engager dans une conception.

Il est également utile de comprendre comment l'industrie traite les questions connexes, telles que les compromis entre les conceptions liées et démontables abordées dans nos notes sur normes de blindage des conducteurs moyenne tension .

Rien de tout cela n’est compliqué en principe, mais c’est dans les détails que les câbles se gagnent et se perdent. Si vous travaillez sur une nouvelle conception ou essayez de résoudre un problème d'extrusion tenace, notre équipe technique se fera un plaisir de discuter de vos données de processus et de vous suggérer une qualité de départ. Cette conversation permet généralement de gagner plus de temps que n'importe quelle fiche technique.