【炭黑产业网】8 月 3 日消息，在全球可再生能源并网与跨区域输电需求持续增长的背景下，提升电压等级已成为行业发展的共同趋势，中国在特高压技术领域的发展更是走在世界前列。高压与超高压电缆如同国民经济的 “血管”，跨越山川河流，贯通城市乡村，在电力传输过程中保持着稳定的能量输出，同时将损耗降至最低。而半导电屏蔽层作为高压及超高压电缆不可或缺的部分，保障着电力传输能够有序进行。
电缆的半导电屏蔽层分为外屏蔽层和内屏蔽层。外屏蔽层又称绝缘屏蔽层，主要作用是均化绝缘外表面的电场，避免绝缘层与金属护套间出现电场突变，同时通过金属护套或接地线提供接地通道，泄放电容电流和故障电流。简单来说，它能均衡电场，确保电缆不受外界干扰。内屏蔽层即导体屏蔽层，其功能是均化导体表面的电场，消除因导体绞合缝隙和毛刺导致的电场畸变，并且填充导体与绝缘层间的微隙，防止空气电离引发局部放电，通俗来讲就是均衡导体电场，防止对外部造成干扰。值得注意的是，电缆的寿命很大程度上由内屏蔽层的质量决定。由于电缆导体多为铜或铝，内屏蔽层会持续处于加温、保温状态，若其性能不佳，导电性极易被破坏，尤其是铝芯导体的情况。当低结构的炉法炭黑受到的剪切力超过耐受限度时，其导电通道和导电隧道会中断，导电性的连串状态被打破，仅剩下微弱的电场发射，形成伪导电，导电性就此被破坏。
中压以上的电缆都配备了内外半导电屏蔽层。半导电屏蔽层有多项关键指标，包括拉伸强度、断裂伸长率等力学性能，以及体积电阻率、温度 - 电阻对应值、表面光滑度等。据炭黑产业网了解，部分相关标准对其表面光滑度和体积电阻率有着明确要求。
半导电屏蔽料是由基体树脂、导电填料及其他加工助剂通过挤压成型制成的半导电层。在国内，电缆半导电屏蔽料所用基料因电缆电压等级不同而有所区别。中压电缆半导电屏蔽料的基体树脂通常为 EVA(乙烯 - 醋酸乙烯酯共聚物)，但需注意，若使用的是非专用电缆料级别的 EVA，可能存在过量或过大的 “晶点”(俗称树脂中的 “鱼眼”)，这是半导电屏蔽料潜在的致命质量问题，因为 “晶点” 不吸收任何助剂，尤其是炭黑，如同 “孤岛”，无论如何加工都不具备导电性，相当于固化的有机杂质。而高压及超高压屏蔽料的基体树脂一般是 EBA(乙烯 - 丙烯酸丁酯共聚物)，目前该材料主要依赖进口，国内部分厂家正处于研发或中试阶段。
半导电屏蔽料的性能优劣，80% 取决于所用炭黑的性能。中压甚至部分高压的半导电屏蔽料，主要选用炉法导电炭黑，这种炭黑由蒽油及乙烯油等通过高压喷枪高温燃烧形成，其特点是杂质较多，尤其是硫(S)和铁(Fe)的含量占比较大，且难以分散。杂质多会在 XLPE(交联聚乙烯)界面留下残留物，影响电缆的局部放电，局部放电过大则会缩短电缆寿命，甚至导致击穿烧焦;难分散则会使导电率下降，90℃时体积电阻率很可能被破坏，出现上升而导电性下降的情况，因此这类炉法导电炭黑需要经过一定的纯净度工艺处理以减少杂质。
对于高压及超高压半导电屏蔽料而言，有 “超纯净、超光滑” 这两个关键要求，乙炔炭黑与之天然匹配。天津大学李忠磊等研究人员在《高压电缆半导电屏蔽材料研究进展与展望》中发表的实验结果显示，基于炉法炭黑的传统半导电屏蔽料含有 0.4%～0.8% 的大量矿物杂质，而使用乙炔炭黑后，矿物杂质浓度显著降低 1～2 个数量级;基于乙炔炭黑的超光滑半导电屏蔽料没有 40mm 以上的突起，30mm 突起的数量也减少 3～4 个数量级，可见乙炔炭黑能显著降低半导电屏蔽材料的表面突起，是高压电缆半导电屏蔽层的常用导电填料。国内各乙炔炭黑厂家的产品质量存在差异，但也有部分品牌的质量把控严格且成熟，如 “黑环牌” 乙炔导电炭黑。以 “黑环牌” 乙炔导电炭黑 H140 为例，与典型炉法导电炭黑的纯净度对比雷达图显示，其非金属杂原子(氮 N、硫 S、磷 P)的合计含量 < 5 ppm，而典型炉法导电炭黑的同类杂原子合计含量很高，曾实测过的一款非典型炉法导电炭黑含硫量达 174ppm。
