阅读说明：本技术 直流电力电缆 (DC power cable ) 是由 郑贤贞 南振镐 南基准 赵荣银 于 2017-12-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种直流电力电缆。具体而言,本发明涉及一种直流电力电缆,所述直流电力电缆能够同时防止因空间电荷(space charge)积累而导致的直流介电强度的降低和脉冲破坏强度的降低,能够减少制造费用而不会使绝缘层等的挤出性降低。(The invention relates to a direct current power cable. More particularly, the present invention relates to a dc power cable capable of preventing a decrease in dc dielectric strength and a decrease in pulse rupture strength due to accumulation of space charge (space charge) at the same time, and reducing manufacturing costs without degrading extrudability of an insulating layer or the like.)

直流电力电缆

技术领域

本发明涉及一种直流电力电缆。具体而言，本发明涉及一种直流电力电缆，所述直流电力电缆能够同时防止因空间电荷(space charge)积累而导致的直流介电强度的降低和脉冲破坏强度的降低，能够减少制造费用而不会使绝缘层等的挤出性降低。

背景技术

通常，在需要大容量和长距离输电的大型电力系统中，从减少电力损失、建设用地问题和增加输电容量等观点来看，需要提高输电电压的高压输电。

输电方式大体可以分为交流输电方式和直流输电方式，其中，直流输电方式是指以直流方式传输电能。具体而言，在所述直流输电方式中，首先将输电侧的交流电力变更为适当的电压并通过整流装置来转换为直流，然后当通过输电线路传输到受电侧时，在受电侧通过逆变装置再次将直流电力转换为交流电力。

尤其，所述直流传输方式不仅具有有利于长距离输送大容量电力和能够与异步电力系统互连的优点，而且在长距离输电中，直流与交流相比电力损失少、稳定性高，因此其现状为被较多使用。

然而，在利用高压直流输电电缆来进行输电的情况下，存在当电缆绝缘体的温度上升或者当执行负极性脉冲或极性反转时出现所述绝缘体的绝缘特性显著降低的现象的问题，认为这是因为绝缘体内一端的电荷被捕获或没有放电而积累寿命长的空间电荷(space charge)。

所述空间电荷可能会使高压直流输电电缆绝缘体内的电场畸变，从而在低于最初设计的绝缘击穿电压的电压下引起绝缘击穿。

为了解决因所述空间电荷积累而引起的电缆的直流介电强度的降低以及击穿电压的降低的问题，在构成电缆的绝缘层的绝缘基体树脂中添加硅酸铝、硅酸钙、碳酸钙、氧化镁等无机粒子的技术。

然而，所述空间电荷积累是因从电缆的导体注入到所述绝缘层内的电荷、因所述绝缘层的交联而不可避免地产生的交联副产物、与所述绝缘层相接的半导电层的交联而不可避免地产生并向所述绝缘层内转移的交联副产物、包含于形成所述半导电层的基体树脂并且向所述绝缘层内转移的极性单体等多种原因而产生的，因此无法通过单纯地在所述绝缘层添加所述无机粒子来充分解决所述空间电荷的积累以及由此导致的直流介电强度和击穿电压的降低的问题。

另外，当为了解决上述问题而增加在所述绝缘层添加的无机粒子的含量时，所述无机粒子作为杂质发挥作用，因此不仅降低绝缘层的挤出性，而且还降低作为电力电缆中要求的另一重要特性的脉冲强度的问题。由于这种问题，直流电力电缆中的绝缘层的厚度根据电缆的脉冲强度来决定，而不是电缆的绝缘击穿电压，由此电缆的外径会增加，从而在制造和经济观点成为问题。此外，直流电力电缆的绝缘层厚度根据电缆的绝缘击穿电压和脉冲强度来决定，由此电缆的外径会增加，从而在制造和经济观点成为问题。

因此，其现状为迫切地需要一种直流电力电缆，所述直流电力电缆能够同时防止因空间电荷(space charge)积累而导致的直流介电强度的降低和脉冲破坏强度的降低，能够减少制造费用而不会使绝缘层等的挤出性降低。

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的目的在于，提供一种能够同时防止因空间电荷(space charge)积累而导致的直流介电强度的降低和脉冲破坏强度的降低的直流电力电缆。

另外，本发明的目的在于，提供一种能够减少制造费用而不会使绝缘层等的挤出性降低的直流电力电缆。

解决问题的技术方案

为了解决上述问题，本发明，

提供一种直流电力电缆，其特征在于，包括：导体；内部半导电层，包覆所述导体；绝缘层，包覆所述内部半导电层；外部半导电层，包覆所述绝缘层；以及外皮，包覆所述外部半导电层，所述内部半导电层或所述外部半导电层由半导电组合物形成，所述半导体组合物包含：烯烃和极性单体的共聚物树脂，作为基体树脂；以及导电粒子，分散于所述树脂内，以所述共聚物树脂的总重量为基准，所述极性单体的含量为18重量％以下，所述绝缘层由绝缘组合物形成，所述绝缘组合物包含：聚烯烃树脂，作为基体树脂；以及无机粒子，分散于所述树脂内且选自由硅酸铝、硅酸钙、碳酸钙、氧化镁、碳纳米管以及石墨构成的组中的一种以上，以所述绝缘层的基体树脂100重量份为基准，所述无机粒子的含量为0.01重量份至10重量份，由下述数学式2定义的所述绝缘层的电场畸变度(Field Enhancement Factor；FEF)为100％至140％。

[数学式2]

FEF＝(在试样增加最大的电场/施加到试样的电场)×100

在所述数学式2中，

所述试样包括绝缘膜和半导电膜，所述绝缘膜的厚度为120μm且由形成所述绝缘层的所述绝缘组合物形成，所述半导电膜分别粘附于所述绝缘膜的上部面和下部面，所述半导电膜的厚度分别为50μm且由所述半导电组合物形成，

所述施加到试样的电场是对所述绝缘膜施加1小时的50kV/mm的直流电场，

所述在试样增加最大的电场是对所述绝缘膜施加直流电场1小时内增加的电场值中的最大值。

在此，提供一种直流电力电缆，其特征在于，所述绝缘组合物或所述半导电组合物进一步包含交联剂，以所述基体树脂100重量份为基准，所述交联剂的含量为0.1重量份至5重量份。

另外，提供一种直流电力电缆，其特征在于，所述极性单体包含丙烯酸酯单体。

并且，提供一种直流电力电缆，其特征在于，所述无机粒子包含氧化镁。

此外，提供一种直流电力电缆，其特征在于，所述无机粒子是通过选自由乙烯基硅烷、硬脂酸、油酸以及氨基聚硅氧烷构成的组中的一种以上的表面改性剂来表面改性的无机粒子。

另一方面，提供一种直流电力电缆，其特征在于，所述共聚物树脂包含选自由乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯丙烯酸甲酯(EMA)、乙烯甲基丙烯酸甲酯(EMMA)、乙烯丙烯酸乙酯(EEA)、乙烯甲基丙烯酸乙酯(EEMA)、乙烯丙烯酸(异)丙酯(EPA)、乙烯甲基丙烯酸(异)丙酯(EPMA)、乙烯丙烯酸丁酯(EBA)以及乙烯甲基丙烯酸丁酯(EBMA)构成的组中的一种以上。

在此，提供一种直流电力电缆，其特征在于，以所述基体树脂100重量份为基准，所述导电粒子的含量为35重量份至70重量份。

另一方面，提供一种直流电力电缆，其特征在于，所述交联剂为过氧化物系交联剂。

在此，提供一种直流电力电缆，其特征在于，所述过氧化物系交联剂包含选自由过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、叔丁基过氧化异丙苯、二(叔丁基过氧化异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷、二叔丁基过氧化物构成的组中的一种以上。

并且，提供一种直流电力电缆，其特征在于，所述聚烯烃树脂包含聚乙烯树脂，作为所述绝缘层的基体树脂。

另一方面，提供一种直流电力电缆，其特征在于，所述绝缘组合物包含防焦剂，所述防焦剂包含选自由2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯(2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene)、1,4-氢醌(1,4-hydroquinone)以及氢醌衍生物构成的组中的一种以上的防焦剂，以所述基体树脂100重量份为基准，所述防焦剂的含量为0.1重量份至1.0重量份。

在此，提供一种直流电力电缆，其特征在于，所述防焦剂包含2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯。

发明效果

本发明所涉及的直流电力电缆，通过精密地控制半导电层的基体树脂和交联度的同时将含量精密控制的无机粒子添加于绝缘层内部，表现出能够同时防止绝缘层内部的空间电荷积累和由此引起的直流介电强度的降低和脉冲破坏强度的降低的优异效果。

另外，本发明表现出如下优异效果：通过减少包含于绝缘层且用于抑制空间电荷积累的无机粒子的添加量来抑制因所述无机粒子引起的绝缘层等的挤出性的降低，另外，通过抑制所述绝缘层的厚度增加来减少电缆的制造费用。

附图说明

图1是示意性地示出本发明所涉及的电力电缆的实施例的剖面结构的图。

图2是示意性地示出本发明所涉及的电力电缆的另一实施例的剖面结构的图。

图3是表示在实施例中的绝缘试样的基于温度的体积电阻率的曲线。

图4是示出在实施例中的对绝缘+半导电试样的FT-IR评价结果的图。

图5是示出在实施例中的对绝缘+半导电试样的PEA评价结果的图。

具体实施方式

以下，对本发明的优选实施例进行详细说明。然而，本发明不限于在此说明的实施例，也可以以其他方式具体实现。相反，在此介绍的实施例是为了使公开的内容透彻和完整，并且为了可以将本发明的思想充分传递给本技术领域的技术人员而提供的。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的构成要素。

图1是示意性地示出本发明所涉及的直流电力电缆的实施例的剖面结构的图。如图1所示，本发明所涉及的直流电力电缆100可以包括：中心导体10；内部半导电层12，包覆所述导体10；绝缘层14，包覆所述内部半导电层12；外部半导电层16，包覆所述绝缘层14；屏蔽层18，包覆所述外部半导电层16，由金属护套或中性线构成且用于电屏蔽和短路电流的回流路径；以及外皮20，包覆所述屏蔽层18；等。

图2是示意性地示出本发明所涉及的直流电力电缆的另一实施例的剖面结构的图，是示意性地示出海底电缆的剖面结构的图。

如图2所示，在本发明所涉及的直流电力电缆200中，由于导体10、内部半导电层12、绝缘层14以及外部半导电层16与前述图1的实施例相似，因此省略重复的说明。

若外部的诸如水的杂质侵入，会使绝缘层14的绝缘性能降低，因此为了防止绝缘层14的绝缘性能的降低，在所述外部半导电层16的外部设置由铅(lead)构成的金属护套(metal sheath)、即所谓“铅皮护套”30。

此外，在所述铅皮护套30的外部设置有：护套32，由诸如聚乙烯(polyethylene)等的树脂构成；以及垫层34，防止与水直接接触。在所述垫层34可以设置有铁丝外套40。所述铁丝外套40设置在所述电缆的外周，发挥提高机械强度的作用，以从海底的外部环境中保护电缆。

作为电缆的外套，在所述铁丝外套40的外周、即电缆的外周设置有铠装42。铠装42设置在电缆的外周，发挥保护电缆200的内部结构的作用。尤其，在海底电缆的情况下，铠装42具有能够承受诸如海水等海底环境的、耐候性和机械强度优异的性质。例如，所述铠装42可以由聚丙烯纱线(polypropyleneyarn)等构成。

所述中心导体10可以通过由铜、铝构成、优选由铜构成的单线或多股导线绞合的绞线来构成，包括所述中心导体10的直径、构成绞线的导线的直径等在内的规格可以根据包括它们的直流电力电缆的传输电压、用途等的不同而不同，并且可以由普通技术人员适当地进行选择。例如，当本发明所涉及的直流电力电缆用于诸如海底电缆要求铺设性、挠性等的用途的情况下，所述中心导体10优选由相比于单线柔韧性优异的绞线构成。

所述内部半导电层12配置在所述中心导体10和所述绝缘层14之间，发挥消除引起所述中心导体10和所述绝缘层14的层间翘起的空气层，缓解局部电场集中等的功能。另外，所述外部半导电层16发挥向所述绝缘层14施加均匀的电场的功能和缓解局部电场集中以及从外部保护电缆绝缘层的功能。

通常，所述内部半导电层12和外部半导电层16是通过半导电组合物的挤出来形成，所述半导电组合物在基体树脂中分散有碳黑、碳纳米管、碳纳米板、石墨等的导电粒子，并进一步添加有交联剂、抗氧化剂、防焦剂等。

在此，为了所述半导电层12、16和所述绝缘层14的层间粘附力，所述基体树脂优选使用与形成所述绝缘层14的绝缘组合物的基体树脂相似系列的烯烃树脂，更优选的是，考虑到与所述导电粒子的相容性，使用烯烃和极性单体，例如，优选使用乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯丙烯酸甲酯(EMA)、乙烯甲基丙烯酸甲酯(EMMA)、乙烯丙烯酸乙酯(EEA)、乙烯甲基丙烯酸乙酯(EEMA)、乙烯丙烯酸(异)丙酯(EPA)、乙烯甲基丙烯酸(异)丙酯(EPMA)、乙烯丙烯酸丁酯(EBA)、乙烯甲基丙烯酸丁酯(EBMA)等。

并且，根据包含在所述半导电层12、16的基体树脂的交联方式，所述交联剂可以是硅烷系交联剂，或者过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、叔丁基过氧化异丙苯、二(叔丁基过氧化异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷、二叔丁基过氧化物等有机过氧化物系交联剂。

作为包含在形成所述内部半导电层12和所述外部半导电层16的半导电组合物中的基体树脂，烯烃和极性单体的共聚物树脂和/或极性单体通过所述半导电层12和所述绝缘层14的界面向所述绝缘层14内部移动，从而进一步增加所述绝缘层14的空间电荷积累，并且，在所述半导电层12、16交联时生成的交联副产物通过所述半导电层12和所述绝缘层14的界面向所述绝缘层14内部移动，由此在所述绝缘层14内部积累异号电荷(heterocharge)以加重电场的畸变，从而导致了降低所述绝缘层14的绝缘击穿电压的问题。

具体而言，本发明所涉及的直流电力电缆中，对于形成所述半导电层12的半导电组合物而言，以其总重量为基准，烯烃和极性单体的共聚物树脂的含量约为60重量％至70重量％，以所述共聚物树脂的总重量为基准，所述极性单体的含量可以被精确地调整到1重量％至18重量％，优选为1重量％至12重量％。

在此，当所述极性单体的含量超过18重量％时，所述绝缘层14的空间电荷积累被较大地加速，相反，当所述极性单体的含量小于1重量％时，所述基体树脂与所述导电粒子的相容性降低，从而所述半导电层12、16的挤出性降低，可能无法实现半导电特性。

并且，在本发明所涉及的直流电力电缆中，对于形成所述半导电层12的半导电组合物而言，以其基体树脂100重量份为基准，所述交联剂的含量可以被精确地调整为0.1重量份至5重量份，优选为0.1重量份至1.5重量份。

在此，当所述交联剂的含量大于5重量份时，在包含于所述半导电组合物中的基体树脂交联时必然生成的交联副产物的含量过多，这些交联副产物通过所述半导电层12、16和所述绝缘层14之间的界面向所述绝缘层14内部移动并积累异号电荷(heterocharge)，从而增加电场的畸变，由此可能引发降低所述绝缘层14的绝缘击穿电压的问题，相反，当所述交联剂的含量小于0.1重量份时，由于交联度不足，所述半导电层12、16的机械特性、耐热性等可能不足。

此外，在本发明所涉及的直流电力电缆中，形成所述内部和外部半导电层12、14的半导电组合物可以以其基体树脂100重量份为基准，包含35重量份至70重量份的碳黑等导电粒子。当所述导电粒子的含量小于35重量份时，不能实现足够的半导电特性，相反，当所述导电粒子的含量大于70重量份时，所述内部和外部半导电层12、14的挤出性降低，从而存在表面特性降低或电缆的生产率降低的问题。

通过绝缘组合物的挤出来形成所述绝缘层14，所述绝缘组合物例如作为基体树脂可以是聚乙烯、聚丙烯等的聚烯烃树脂，优选为包含聚乙烯树脂和无机粒子。

所述聚乙烯树脂可以是超低密度聚乙烯(ULDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)或者它们的组合。并且，所述聚乙烯树脂可以是均聚物，乙烯与丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯等的α-烯烃的无规或嵌段共聚物或它们的组合。

所述无机粒子可以使用纳米尺寸的硅酸铝、硅酸钙、碳酸钙、氧化镁、碳纳米管、石墨等。但是，从所述绝缘层14的脉冲强度方面来看，作为所述无机粒子优选为氧化镁。虽然所述氧化镁可以从天然矿石获得，但是也可以从利用海水中的镁盐的人工合成原料制造，具有能够以高纯度且品质或物理性质稳定的材料供给的优点。

所述氧化镁基本上具有面心立方结构的晶体结构，但是根据合成方法可以具有多种形态、纯度、结晶度、物理性质等。具体而言，所述氧化镁区分为正六面体形(cubic)、层叠形(terrace)、杆形(rod)、多孔形(porous)、球形(spherical)，可以根据各个特异的物理性质以多种方式使用，在基体树脂和无机粒子的边界形成有势阱(potential well)，由此起到抑制电荷的移动和空间电荷积累的效果。

另外，包含所述石墨的纳米碳粒子或碳纳米管也可以具有多种形态，并保持绝缘性能的同时能够去除在超高压直流送电电缆内产生的空间电荷，通过去除空间电荷，能够使绝缘电压降低现象最小化，所述绝缘电压降低现象是在电压低于高压直流送电电缆绝缘体最初设计的绝缘击穿电压的情况下产生绝缘击穿的现象。尤其，一部分被碳化的石墨纳米纤维因剩余的PAN结构而没有被电连接，因此具备绝缘性的同时通过一部分石墨结构和外部电场而充分地形成极化，从而可起到能够去除空间电荷的陷阱的作用。

当对电缆施加电场时，以这种氧化镁为代表的无机粒子在基体树脂与无机粒子的边界形成势阱(potential well)，由此起到抑制电荷的移动和空间电荷积累的效果

通常，所述无机粒子的介电常数大于所述基体树脂的介电常数。例如，作为所述无机纳米粒子的氧化镁的介电常数为约10，相反作为所述基体树脂的低密度聚乙烯(LDPE)的介电常数为约2.2至2.3。因此，添加于所述基体树脂的所述无机纳米粒子的所述绝缘组合物的介电常数会高于所述基体树脂的介电常数。

但是，通过实验确认到如下的内容：当所述无机粒子的尺寸为纳米级，例如是1nm至100μm，优选在1nm至100nm情况下与添加微米级的无机粒子的情形不同地，反而出现了所述绝缘组合物的介电常数比所述基体树脂的介电常数更低的现象，另外脉冲绝缘击穿电压也上升。

虽然，无法确认在所述无机粒子的尺寸为纳米级的情况下所述绝缘组合物的介电常数低于所述基体树脂的介电常数的现象的理由，但是预测为基于所谓纳米效果(nanoeffect)的结果，另外，还预测为基于通过将所述无机粒子的尺寸调节为纳米级，所述基体树脂内部的界面得到稳定的结果。

即，通过将所述无机粒子的尺寸调节为纳米级，减小包含该无机粒子的所述绝缘组合物的介电常数，由所述绝缘组合物形成的绝缘层的脉冲缘击穿电压上升，由此具有能够使包含所述绝缘层的电缆的寿命延长的效果。

由此，本发明所涉及的绝缘组合物的由下述数学式1定义的介电常数减小率(％)可以为1％以上，优选为2％以上，更优选为5％以上。

[数学式1]

介电常数减小率(％)＝[(a-b)/a]×100

在上述数学式1中，

a为基体树脂的介电常数，

b为绝缘组合物的介电常数。

所述无机纳米粒子可以具有例如，层叠形(terrace)、正六面体形(cubic)、杆形(rod)、无边缘形(edge-less)等的形状，从所述基体树脂内部的界面稳定化方面来看优选为正六面体形(cubic)形状。

就所述氧化镁为代表的无机粒子而言，优选可以用乙烯基硅烷、硬脂酸、油酸、氨基聚硅氧烷等进行表面改性。通常，氧化镁等无机粒子具有高表面能的亲水性，相反聚乙烯等基体树脂具有低表面能的疏水性，因此氧化镁等无机粒子针对聚乙烯等基体树脂的分散性差，电特性也会受到不好的影响。因此，为了解决这种问题而优选对氧化镁等无机粒子进行表面改性。

当对所述氧化镁等无机粒子不进行表面改性时，无机粒子与聚乙烯等基体树脂之间产生间隙(gap)，因此不仅降低机械性能，而且还会引发降低绝缘破坏强度等电绝缘特性等。相反，氧化镁等无机粒子利用乙烯基硅烷等进行表面改性，从而对聚乙烯等基体树脂表现出更优异的分散性和改善的电特性。乙烯基硅烷等水解基团通过聚合反应与氧化镁等表面化学结合，由此形成表面改性的无机粒子。因此，可以通过用所述乙烯基硅烷等进行表面改性的无机粒子的硅烷基与聚乙烯等基体树脂进行反应来确保优异的分散性。

另外，所述氧化镁等无机粒子可以均具有单晶或多晶形态，并以基体树脂100重量份为基准，可以以0.01重量份至10重量份的含量包含于绝缘组合物。在所述无机粒子的含量小于0.01重量份的情况下，空间电荷积累降低效果可能会不充分，在超过10重量份的情况下，可能会降低脉冲强度、机械特性、连续挤出性等。

另外，形成所述绝缘层14的绝缘组合物包含交联剂，由此所述绝缘层14可以在挤出时或挤出之后通过另外的交联工程来形成为交联聚烯烃(XLPO)，优选形成为交联聚乙烯(XLPE)。

所述绝缘组合物中包含的交联剂可以与所述半导电组合物中包含的交联剂相同，例如，根据所述聚烯烃的交联方式，可以是硅烷系交联剂或者过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、叔丁基过氧化异丙苯、二(叔丁基过氧化异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷、二叔丁基过氧化物等有机过氧化物系交联剂。在此，所述绝缘组合物中包含的交联剂可以以所述基体树脂100重量份为基准包含0.1重量份至5重量份。

另外，所述绝缘组合物可以进一步包含抗氧化剂、耐热剂、挤出性提高剂、离子清除剂、防焦剂、交联助剂等其他添加剂。

尤其，作为所述抗氧化剂，可以使用胺系抗氧化剂；二烷基酯系；硫代二丙酸双十八酯、硫代二丙酸二月桂酯这样的硫酯系抗氧化剂；四(2,4-二叔丁基苯基)4,4’-联苯基二亚磷酸酯、2’,2’-硫代二乙基双-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸酯]、季戊四醇-四-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸酯]、4,4’-硫代双(2-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-硫代双(6-叔丁基-4-甲基苯酚)、三甘醇双-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]这样的苯基系抗氧化剂；以及选自由这些混合物构成的组中的抗氧化剂，在此，所述抗氧化剂可以以所述基体树脂100重量份为基准使用0.1重量份至2重量份。

并且，作为所述耐热剂，可以使用选自由二苯胺和丙酮的反应物、2-巯基苯并咪唑锌、4,4’-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺、季戊四醇-四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸酯]、季戊四醇-四-(β-月桂基-硫代丙酸酯-2,2’-硫代二乙基双-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸酯]、β,β’-硫代二丙酸二硬脂醇酯以及它们的混合物构成的组中的耐热剂，在此，所述耐热剂可以以所述基体树脂100重量份为基准使用0.1重量份至2重量份。

另外，作为所述离子清除剂，可以使用芳基硅烷等，在此，所述离子清除剂可以以所述基体树脂100重量份为基准使用0.1重量份至2重量份，能够促进降低空间电荷积累的效果。

并且，所述防焦剂发挥提高所述交联剂的交联效率并且提高耐焦灼性的功能，例如，包括选自由2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯(2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene)、1,4-氢醌(1,4-hydroquinone)以及氢醌衍生物构成的组中的一种以上，但是不限定于此，具体地可以使用2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯。所述防焦剂的含量可以以所述基体树脂100重量份为基准使用0.1重量份至1重量份，优选可以使用0.2重量份至0.8重量份。在所述防焦剂的含量为小于0.1重量份的情况下，交联促进效果小，在超过1.0重量份的情况下，会带来降低交联效率。

本发明人们通过实验得到如下内容，从而完成了本发明，在本发明所涉及的直流电力电缆中，以所述绝缘层14内的空间电荷积累能够导致施加到所述绝缘层14的电场发生畸变从而直流介电强度降低为前提，在下述数学式2定义的所述绝缘层14的电场畸变度(Field Enhancement Factor；FEF)为100％至140％的情况下，能够将所设计的电缆的直流介电强度和绝缘击穿电压保持在同一水准。

[数学式2]

FEF＝(在试样增加最大的电场/施加到试样的电场)×100

在所述数学式2中，

所述试样包括绝缘膜和半导电膜，所述绝缘膜的厚度为120μm且由形成所述绝缘层的绝缘组合物形成，所述半导电膜分别粘附于所述绝缘膜的上部面和下部面，所述半导电膜的厚度分别为50μm且由所述半导电组合物形成，

所述施加到试样的电场是对所述绝缘膜施加1小时的50kV/mm的直流电场，

所述在试样增加最大的电场是对所述绝缘膜施加直流电场1小时内增加的电场值中的最大值。

即，本发明人们通过实验确认到如下内容，从而完成了本发明：在所述绝缘层14的电场畸变度(FEF)超过140％的情况下，在所述绝缘层14内的空间电荷积累会过度，导致电场大幅度畸变，其结果直流介电强度和绝缘击穿电压急剧降低。

另外，可以通过精密地调节在此前说明的绝缘层14内包含的无机粒子的含量、在所述半导电层12、16包含的极性单体以及交联剂的含量，精密地控制所述绝缘层14的电场畸变度(FEF)。

所述铠装层20可以包含聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等，例如，优选由聚乙烯树脂构成，由于是配置于电缆的最***的层，因此考虑到机械强度，更优选由高密度聚乙烯(HDPE)树脂构成。另外，所述铠装层20为了实现所述直流电力电缆的颜色，可以包含少量的炭黑等的添加剂，例如，可以包含2重量％至3重量％，可以具有0.1mm至8mm的厚度。

[实施例]

1.制造例

1)用于评价PEA和FT-IR的绝缘+半导电试样的制造例

为了评价PEA(pulsed electro acoustic)，利用如下图所示的绝缘薄膜和绝缘+半导电薄膜，分别制作试样。

所述绝缘薄膜是通过对包含聚乙烯树脂、作为无机粒子的用乙烯基硅烷表面处理的氧化镁、过氧化物交联剂、其他添加剂的绝缘组合物在120℃加热压缩5分钟来制造薄膜，并在180℃交联8分钟之后，冷却至120℃，再次在室温进行冷却。所制造出的绝缘薄膜的厚度为约120μm。

另一方面，绝缘+半导电薄膜是通过对包含聚乙烯树脂、作为无机粒子的用乙烯基硅烷表面处理的氧化镁、过氧化物交联剂、其他添加剂的绝缘组合物，在120℃加热压缩5分钟来制造绝缘膜，通过对包含丙烯酸丁酯(BA)的树脂、交联剂、其他添加剂的半导电组合物，在120℃加热压缩5分钟来制造半导电膜，并且使所述半导电膜附着于所述绝缘膜的正面和背面并再次在120℃熔融5分钟来使其热结合，之后在180℃交联8分钟之后，冷却至120℃，再次在室温进行冷却。制造出的绝缘膜和半导电膜的厚度分别为约120μm和约50μm。

在此，制造适用了由半导电组合物(SC-a)构成的半导电膜以及由半导电组合物(SC-b)构成的半导电膜的绝缘+半导电薄膜，作为所述半导电组合物，以树脂的总重量为基准，所述半导电组合物(SC-a)的丙烯酸丁酯(BA)的含量为17重量％，所述半导电组合物(SC-b)的丙烯酸丁酯(BA)的含量为3重量％。

并且，为了FT-IR评价，制造更厚的膜，将绝缘膜以及绝缘薄膜的厚度制造为20mm，将半导电薄膜的厚度制造为1mm。此外，在绝缘+半导电薄膜中，半导电膜仅粘合在绝缘膜的一个表面，并以1mm厚度的切片机(microtome)切割断面。此外，通过将所述绝缘薄膜、所述绝缘+半导电(SC-a)薄膜以及所述绝缘+半导电(SC-b)薄膜分别在真空和70℃脱气5天，还制造了去除交联副产物的膜。

2)用于脉冲破坏实验的模型电缆的制造例

为了制造用于脉冲破坏实验的模型电缆，分别制造了如下表1的绝缘组合物A和B。下表1中记载的含量的单位是重量份。

[表1]

	绝缘组合物A	绝缘组合物B
			基体树脂	100	100
无机粒子	1	0
			交联剂	2	2
抗氧化剂	0.4	0.4

-基体树脂：低密度聚乙烯树脂(LG化学，LE2030；密度：0.85～0.95kg/m²；熔融指数(MI)：1～2)

-无机粒子：用乙烯基硅烷表面改性的氧化镁(平均粒径：200nm)

-交联剂：过氧化二异丙苯

-抗氧化剂：四(2,4-二叔丁基苯基)4,4’-联苯二亚磷酸酯

另外，分别制造如下所述的模型电缆A至D，所述模型电缆A至D具备由所述绝缘组合物A或B构成的绝缘层，具备由所述半导电组合物(SC-a)或所述半导电组合物(SC-b)构成的内部半导电层和外部半导电层，且绝缘厚度为4mm、导体截面积为400sq。所述模型电缆A至D的内部半导电层、绝缘层以及外部半导电层的具体构成如下表2。

[表2]

	内部半导体层	绝缘层	外部半导体层
				模型电缆A	半导体组合物(SC-a)	绝缘组合物A	半导电组合物(SC-a)
模型电缆B	半导体组合物(SC-b)	绝缘组合物A	半导电组合物(SC-b)
				模型电缆C	半导体组合物(SC-a)	绝缘组合物B	半导电组合物(SC-a)
模型电缆D	半导体组合物(SC-b)	绝缘组合物B	半导电组合物(SC-b)

2.物理性质评价

1)对于绝缘+半导电试样的FT-IR评价

为了判断丙烯酸酯和交联副产物是否在绝缘膜和半导电膜之间转移，在4cm^-1分辨率经过64次扫描来收集4000cm^-1至650cm^-1的光谱数据(spectral data)。FT-IR评价是通过具有显微镜和MCT检测器的Varian 7000e设备来执行。评价结果如图4所示。

如图4所示，作为没有通过脱气来去除交联副产物的膜，在绝缘薄膜(a)、绝缘+半导电(SC-a)薄膜(c)以及绝缘+半导电(SC-b)薄膜(e)中观察到表示交联副产物中的一种的苯乙酮的1694.3cm^-1的峰，相反，作为通过脱气来去除交联副产物的膜，在绝缘薄膜(b)、绝缘+半导电(SC-a)薄膜(d)以及绝缘+半导电(SC-b)薄膜(f)中没有观察到表示交联副产物中的一种的苯乙酮的1694.3cm^-1的峰。

并且，在没有粘合半导电膜的绝缘薄膜(a、b)中没有观察到表示丙烯酸酯树脂的1735.6cm^-1的峰，相反，在粘合有半导电膜的绝缘+半导电薄膜(c、d、e、f)中观察到表示丙烯酸酯树脂的1735.6cm^-1的峰，尤其，确认到，与在半导电膜中的丙烯酸酯含量相对较低的绝缘+半导电(SC-b)薄膜相比，在半导电膜中的丙烯酸酯含量相对较高的绝缘+半导电(SC-a)薄膜中表示丙烯酸酯树脂的1735.6cm^-1的峰较大，从而确认到丙烯酸酯树脂从半导电膜向绝缘膜的转移较大。

2)对于绝缘+半导电试样的异号电荷和空间电荷运动以及电场畸变度的评价

对由根据所述用于评价PEA的试样制造例制造的绝缘薄膜构成的试样(a)、由绝缘+半导电(SC-a)薄膜构成的试样(b)以及由绝缘+半导电(SC-b)薄膜构成的试样(c)进行了PEA(pulsed electro acoustic)评价。具体而言，在所述薄膜的两面形成电极，并在室温施加50kV/mm的DC电场1小时，之后中断电场施加并使其短路1小时，在施加DC电场之后和在使其短路时利用LabView程序测定电荷密度。测量结果如图5所示。

并且，在按时间表示电荷密度的图5的图表中，计算表示电场(Electric field)的积分值并在积分值中选择最大值，算出所述数学式1的电场畸变度(FEF)。试样(a)、(b)以及(c)的按时间增加的电场测定结果和电场畸变度(FEF)计算结果如以下表3所示。除了特别表示的情况以外，表示电场值的以下表3中记载的数值为kV/mm

[表3]

	试样(a)	试样(c)	试样(e)
				5秒	102	112	104
30秒	102	118	106
				1分钟	102	116	106
2分钟	102	118	110
				3分钟	104	122	114
5分钟	106	122	118
				10分钟	108	126	96
15分钟	106	128	120
				20分钟	106	128	116
25分钟	106	128	122
				30分钟	108	126	126
40分钟	106	132	126
				50分钟	110	132	124
60分钟	112	134	124
				电场畸变度(％)	112	134	126

如图5所示，确认到在所述试样(a)中包含于该试样中的无机粒子捕获(trap)从电极向所述薄膜内部移动的电荷，另外由于没有与半导电膜结合，因此在所述半导电膜进行交联时产生的交联副产物不会向绝缘薄膜侧移动，从而不会形成异号电荷(heterocharge)，由于半导电薄膜的丙烯酸丁酯(BA)不会向绝缘薄膜侧移动，因此在施加DC电场的(a)以及DC施加被中断的(b)中的空间电荷的积累微乎其微，并且电场畸变度(FEF)也较低。

相反，确认到在试样(b)和试样(c)中，所述半导电薄膜的交联副产物或丙烯酸丁酯(BA)向所述绝缘薄膜侧移动，从而在绝缘薄膜和半导电薄膜的界面附近形成异号电荷，绝缘薄膜和半导电薄膜的界面附近积累相对多的空间电荷，由此电场畸变度(FEF)也相对高，尤其相比于丙烯酸丁酯(BA)含量相对低的试样(c)，在丙烯酸丁酯(BA)含量高的试样(b)积累了相对多的空间电荷，因此，确认到电场畸变度(FEF)也相对更高。

3)根据脉冲击穿电压以及温度的体积电阻率变化评价

为了测量所述模型电缆A至D的脉冲击穿电压，使用脉冲电压发生器施加了300kV的脉冲电压，并测定脉冲击穿电压，具体地说，从初始施加电压300kV开始按20kV大小升压三次并施加到试样，并且测定发生击穿(breakdown)时的电压，测量结果(击穿概率0％)参照表4。

并且，在所述模型电缆A和模型电缆C的绝缘层采集试样，并在25℃、50℃、70℃以及90℃分别测定体积电阻率(resistivity)，测量结果如图3所示。

[表4]

如上述表4所示，确认到包含无机粒子的模型电缆A和模型电缆B在直流电场下所述无机粒子被极化，不仅被极化的无机粒子能够捕获空间电荷(trap)，而且由于所述无机粒子均匀地分散于所述绝缘层，因此防止空间电荷积累以及由此引起的局部电场畸变，并实现高脉冲击穿电压。相反，不包含无机粒子的模型电缆C和模型电缆D因在绝缘体内部的空间电荷的积累而引发电场畸变，其结果会大幅度降低脉冲击穿电压。

不仅如此，如图3所示，确认到绝缘层中包含无机粒子的模型电缆A由于有效地抑制空间电荷的积累，因此随着温度的增加会最大限度地保持体积电阻率，从而对温度的依存度低，相反确认到不包含无机粒子的模型电缆C因空间电荷的积累在70℃和90℃体积电阻率急剧降低，从而对温度的依存度高。

本说明书参照本发明的优选实施例进行了说明，但是，本发明所属技术领域的技术人员可以在不脱离所附的权利要求书中记载的本发明的思想和技术领域的范围内，对本发明进行各种修改和变更。因此，只要变形的实施方式基本上包括本发明的权利要求书范围的构成要素，就应该视为全部包括在本发明的技术范畴内。