本發(fā)明涉及高壓或中壓輸電電纜領(lǐng)域，所述輸電電纜包括導(dǎo)體和絕緣系統(tǒng)，所述絕緣系統(tǒng)包括電絕緣層和半導(dǎo)電層。本發(fā)明還涉及制造這種電纜的方法。發(fā)明背景高壓或中壓輸電電纜用于將電力從一個(gè)地點(diǎn)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)地點(diǎn)，經(jīng)常埋在地下或置于海底。電纜可以為高壓或中壓直流(HVDC,MVDC)電纜或高壓或中壓交流(HVAC,MVAC)電纜。此類(lèi)電纜包括由絕緣層包圍的金屬導(dǎo)體。除非電纜適當(dāng)絕緣，否則顯著漏電流會(huì)以電纜徑向從導(dǎo)體流到周?chē)孛婊蛩?。這種漏電流造成顯著電力損失和電絕緣發(fā)熱。由于隨著提高溫度電阻減小，絕緣熱可進(jìn)一步增加漏電流。因此，為了避免電力損失和可能的熱失控，應(yīng)保持漏電流盡可能小。為了減小漏電流，廣泛使用布置低DC電導(dǎo)率絕緣材料包圍輸電電纜導(dǎo)體的電絕緣系統(tǒng)。在輸電電纜的絕緣系統(tǒng)中用不同聚合材料作為絕緣層，如聚乙烯、聚丙烯或熱塑性彈性體、聚氨酯和交聯(lián)聚乙烯(XLPE)或乙烯-丙烯-二烯M級(jí)橡膠(EPDM)。尤其在中壓和高壓輸電電纜中，廣泛使用XLPE和使用LDPE作為基礎(chǔ)樹(shù)脂。然而，各聚合物基質(zhì)具有其內(nèi)在的電和熱機(jī)械性質(zhì)限制，限制總體產(chǎn)品性能。一直需要改善聚合物絕緣。例如，期望提高額定電壓或額定電流及可靠性。也期望改善空間電荷性質(zhì)或改善輸電電纜的電性能。在現(xiàn)有技術(shù)中已有很多嘗試改善絕緣系統(tǒng)。例如，為了改善絕緣性質(zhì)，已將具有絕緣性質(zhì)的無(wú)機(jī)填料引入絕緣系統(tǒng)。WO2012/150285為顯示用水滑石作為絕緣填料的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)。各JP4368718A、JP7021850A、JP10269852A、JP11086634A、JP11232942A、JP2006291022A、JP2010280838A、WO2011/122742、WO2011/092533和US2012000694分別顯示用氧化鎂作為絕緣填料。另外，EP1033724,KR20100096392顯示用粘土作為絕緣填料?，F(xiàn)已公開(kāi)一些成果和專利，其中炭黑作為導(dǎo)電填料用于絕緣應(yīng)用的聚合復(fù)合材料。JP2013026048公開(kāi)用炭黑作為填料。一篇名為“EffectofconductiveinorganicfilleronspacechargecharacteristicsinXLPEasaHVDCinsulatingmaterial(在作為HVDC絕緣材料的XLPE中導(dǎo)電無(wú)機(jī)填料對(duì)空間電荷性質(zhì)的影響),8thInternationalConferenceonInsulatedPowerCables,Jicable*11-19-232011年6月”的公開(kāi)論文討論對(duì)電荷性質(zhì)的影響，然而未說(shuō)明填料類(lèi)型，該論文來(lái)自限定使用炭黑的申請(qǐng)(JP2013026048)的發(fā)明人。US20100122833和WO2011093211公開(kāi)用炭黑作為填料。另外，論文“D.vanderBorn,I.A.Tsekmes,T.J.Person,S.J.Sutton,P.H.F.Morshuis,J.J.Smit,Evaluationofspacechargeaccumulationprocessesinsmallsizepolymericcablemodels(小型聚合電纜模型中空間電荷積累過(guò)程的評(píng)估),AnnualReportConferenceonElectricalInsulationandDielectricPhenomena(CEIDP),2012,pp.669-672.”也顯示使用炭黑。然而，炭黑有很多缺點(diǎn)，例如，相對(duì)較低熱阻、相對(duì)較低機(jī)械磨損和化學(xué)耐性(例如，氧化)。盡管有幾種嘗試改進(jìn)絕緣材料，但仍需要改善輸電電纜的電性質(zhì)和改善輸電電纜的可靠性。發(fā)明概述因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供帶有具有改善的絕緣性質(zhì)的電絕緣層并且適合高壓或中壓電纜應(yīng)用的輸電電纜。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供不需要改變聚合物基質(zhì)的絕緣層。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供簡(jiǎn)單且成本有效的改進(jìn)和改性的絕緣材料。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供可靠電力傳輸。本發(fā)明另一個(gè)目的是提供一種具有改善空間電荷性質(zhì)的輸電電纜，尤其是HVDC或MVDC電纜，即，具有低電荷積累，和/或在積累的情況下存在純號(hào)電荷，和如果發(fā)生積累，有快速電荷衰減。上述目的通過(guò)一種高壓或中壓輸電電纜達(dá)到，所述輸電電纜包括金屬導(dǎo)體和絕緣系統(tǒng)，所述絕緣系統(tǒng)包括包含第一復(fù)合材料的電絕緣層和包含第二復(fù)合材料的半導(dǎo)電層。電絕緣層優(yōu)選由第一復(fù)合材料組成，半導(dǎo)電層優(yōu)選由第二復(fù)合材料組成。絕緣層和半導(dǎo)電層布置成包圍導(dǎo)體。絕緣層和半導(dǎo)電層優(yōu)選徑向和同心布置包圍導(dǎo)體。優(yōu)選電纜包括至少兩個(gè)半導(dǎo)電層。絕緣層中的第一復(fù)合材料包含聚合物基質(zhì)和第一無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆粒，其中第一無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆粒的量為0.1至10%重量，其中第一無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆粒不同于炭黑。第一無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆?？砂ń饘傺趸锏V物、氧化鋁、二氧化硅、硅酸鹽或鋁硅酸鹽中至少一種的顆粒。顆粒用導(dǎo)電層涂覆。通過(guò)用導(dǎo)電層涂覆顆粒，可為顆粒提供所需導(dǎo)電和其它性質(zhì)。導(dǎo)電層可包含TiO2、V2O5、Cr2O3、MnO、Fe2O3、CoO、NiO、Cu2O、ZnO、ZnS、Ta2O5、Y2O3、ZrO2、Nb2O5、MoO3、In2O3、SnO2、La2O3、Ta2O5、WO3、SiC、B4C、WC、W2C、TiC、ZrC、HfC、NbC、TaC、Cr3C2、Mo2C、SnxSbyOz中的至少一種或鋁或貴金屬的金屬層。導(dǎo)電層適合基于SnxSbyOz，例如SnSbO2.。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變型，第一無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆粒不含碳或基本不含碳。已發(fā)現(xiàn)這種顆粒特別適合用導(dǎo)電層涂覆，該導(dǎo)電層可包含TiO2、V2O5、Cr2O3、MnO、Fe2O3、CoO、NiO、Cu2O、ZnO、ZnS、Ta2O5、Y2O3、ZrO2、Nb2O5、MoO3、In2O3、SnO2、La2O3、Ta2O5、WO3、SnxSbyOz(例如，SnSbO2)中的至少一種或鋁或貴金屬的金屬層。顆粒也可以為純金屬，例如鋁，例如粉末形式。此類(lèi)顆?；蚍勰┫鄬?duì)容易制備，并且可給予絕緣層所需的電性質(zhì)。第一無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆?？删哂行∑瑺钚螤睢４祟?lèi)填料顆粒進(jìn)一步提高絕緣材料的介電強(qiáng)度。第一導(dǎo)電填料顆粒的最大尺寸，在本文中稱為顆粒尺寸，可以為0.1至100μm，按SEM(掃描電子顯微鏡)圖像中可見(jiàn)的顆粒的最大尺寸測(cè)量。特定尺寸有助于阻止絕緣材料中的導(dǎo)電路徑。尤其是，特定尺寸以及顆粒的特定小片狀形狀還尤其有助于阻止在絕緣材料中形成導(dǎo)電路徑。第一復(fù)合材料中第一導(dǎo)電填料顆粒的量基于第一復(fù)合材料總重量在0.25%重量至5%重量的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在0.5%重量至4%重量的范圍內(nèi)，最優(yōu)選0.5%重量至2.0%重量的范圍內(nèi)。已發(fā)現(xiàn)，相對(duì)低濃度進(jìn)一步改善空間電荷性質(zhì)，而不建立導(dǎo)電路徑，同時(shí)很好保持或甚至提高機(jī)械性能。第一和/或第二復(fù)合材料中的聚合物基質(zhì)可以為聚烯烴基質(zhì)(例如，聚乙烯基質(zhì)、聚丙烯基質(zhì))、共聚物基質(zhì)(例如，乙烯-丙烯或乙烯-丁二烯等)或不同聚合物的混合物。聚合物基質(zhì)可為或可不為交聯(lián)聚合物基質(zhì)。通過(guò)交聯(lián)聚烯烴基質(zhì)，使其在較高溫度更抗軟化和形狀損失，例如，高于90℃，尤其在聚合物基質(zhì)為低密度聚乙烯(LDPE)的情況下?？捎媒宦?lián)劑可以為任何已知交聯(lián)劑，例如，過(guò)氧化物或偶氮化合物。第一復(fù)合材料可進(jìn)一步包含至少一種選自穩(wěn)定劑(例如，抗氧化劑)、成核劑、無(wú)機(jī)填料、交聯(lián)劑、交聯(lián)促進(jìn)劑(例如，2,4,6-氰脲酸三烯丙酯)、防焦劑和阻燃劑的添加劑。穩(wěn)定劑，特別是抗氧化劑，防止氧化的不利影響。可用添加劑改善電纜中第一和/或第二復(fù)合材料的某些性質(zhì)?？稍诘诙?fù)合材料中使用相同添加劑。第二復(fù)合材料可包含第一復(fù)合材料和第二無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆粒，使得第一和第二無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆粒的總量為基于第二復(fù)合材料總重量17至35%重量。第二無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆粒可包括第一導(dǎo)電填料顆粒、炭黑或其組合。通過(guò)增加第二復(fù)合材料中導(dǎo)電顆粒的總量，使得含量高于逾滲閾值，即，在材料中形成導(dǎo)電路徑，得到半導(dǎo)電材料。由于第一復(fù)合材料包含導(dǎo)電填料顆粒，填料顆粒的總含量可在電纜絕緣系統(tǒng)中減小。電纜優(yōu)選為具有50kV或更高額定電壓的輸電電纜，因此適合用作高壓輸電電纜。優(yōu)選電纜為高壓直流(HVDC)電纜。本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及制造以上限定輸電電纜的方法，所述方法包括以下步驟：i)提供第一復(fù)合材料；ii)提供第二復(fù)合材料；iii)提供金屬導(dǎo)體；iv)擠出第二復(fù)合材料作為絕緣系統(tǒng)中的第一半導(dǎo)電層；v)擠出第一復(fù)合材料作為絕緣系統(tǒng)中的第一絕緣層；并且任選vi)擠出第二復(fù)合材料作為絕緣系統(tǒng)中的第二半導(dǎo)電層。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將更詳細(xì)地在以下本發(fā)明的詳述中說(shuō)明。附圖簡(jiǎn)述以下進(jìn)一步關(guān)于附圖說(shuō)明本發(fā)明，其中：圖1示意顯示從船只到地面或到海底鋪設(shè)的高壓或中壓輸電電纜；圖2為本發(fā)明的高壓直流輸電電纜的側(cè)視圖；圖3為本發(fā)明的高壓直流輸電電纜的橫截面圖；圖4為本發(fā)明的高壓交流輸電電纜的橫截面圖；圖5為本發(fā)明的制造輸電電纜的方法的步驟的流程圖；圖6a為本發(fā)明的經(jīng)涂覆云母顆粒的SEM圖像；圖6b為具有所示測(cè)量線的本發(fā)明的經(jīng)涂覆云母顆粒的SEM圖像；圖7a和7b顯示LDPE的空間電荷測(cè)定的示意圖。圖7a顯示充電圖表，圖7b顯示電荷衰減圖表。圖8a和8b顯示包含1%重量無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆粒(Minatec)的LDPE的空間電荷測(cè)定的示意圖。圖8a顯示充電圖表，圖8b顯示電荷衰減圖表。發(fā)明詳述輸電電纜用于將電力從一個(gè)地點(diǎn)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)地點(diǎn)，經(jīng)常埋在地下或置于海底。關(guān)于這一點(diǎn)，輸電電纜指適用于在發(fā)電廠和變電站之間大量傳輸電能的電纜。圖1示意顯示從海面200上漂浮的船只100到海底300鋪設(shè)的高壓或中壓輸電電纜1。船只包括有數(shù)個(gè)電纜存儲(chǔ)裝置30、40和50和輸送裝置20。電纜可埋在海底，或者可隨意置于海床。在陸地電纜的情況下，電纜可埋在地下。本發(fā)明的輸電電纜可以為高壓直流(HVDC)電纜、高壓交流(HVAC)電纜、超高壓(EHV)電纜和中壓電纜。輸電電纜包含導(dǎo)體，導(dǎo)體通常主要由金屬組成，例如銅或鋁。導(dǎo)體由電絕緣系統(tǒng)包圍，該系統(tǒng)包括半導(dǎo)電層(優(yōu)選兩個(gè)半導(dǎo)電層)和絕緣層，其中絕緣層位于半導(dǎo)電之間。通常導(dǎo)體具有大致圓形橫截面，盡管可設(shè)想替代形狀。具有絕緣和半導(dǎo)電層的包圍電絕緣系統(tǒng)可具有外周形狀對(duì)應(yīng)于導(dǎo)體外周形狀的橫截面，通常為大致圓形外周，并且絕緣系統(tǒng)可徑向和同心包圍導(dǎo)體。絕緣系統(tǒng)可直接附著到導(dǎo)體并與其直接接觸。然而，本發(fā)明的電纜不限于這種設(shè)計(jì)，可在導(dǎo)體和電絕緣系統(tǒng)之間提供其它中間組分。還應(yīng)了解，導(dǎo)體和絕緣系統(tǒng)可由其它材料或材料層包圍。其它材料和層可具有不同作用，例如，使不同電纜部分保持在一起，給予電纜機(jī)械強(qiáng)度，并保護(hù)電纜免受物理和化學(xué)侵蝕(例如，腐蝕)。此類(lèi)材料和層為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉。例如，這些其它材料可包括鎧裝，例如鋼絲。圖2為本發(fā)明的高壓直流(HVDC)輸電電纜1的側(cè)視圖，圖3顯示其橫截面。電纜1包含導(dǎo)體2、徑向最內(nèi)且最接近導(dǎo)體2的第一半導(dǎo)電層4、徑向包圍第一半導(dǎo)電層2的第一絕緣層6和距離導(dǎo)體徑向最外的第二半導(dǎo)電層8。第一半導(dǎo)電層4、第一絕緣層6和第二半導(dǎo)電層8一起形成輸電電纜1的絕緣系統(tǒng)10(只顯示于圖2)。在絕緣系統(tǒng)中可有多于一個(gè)絕緣層，并且可有多于一個(gè)半導(dǎo)電層，例如1-4個(gè)絕緣層和1-4個(gè)半導(dǎo)電層。圖2和3中的輸電電纜1由外護(hù)套12包圍。然而，應(yīng)了解，輸電電纜結(jié)構(gòu)不限于這種設(shè)計(jì)，可在導(dǎo)體和絕緣層和/或半導(dǎo)電層之間提供中間組分。這些其它部分可具有不同作用，例如，使不同電纜部分保持在一起，給予電纜機(jī)械強(qiáng)度，并保護(hù)電纜免受物理和化學(xué)侵蝕(例如，腐蝕)，這些為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉。如上提到，本發(fā)明的輸電電纜也可以例如為AC輸電電纜類(lèi)型。這種電纜包括三個(gè)導(dǎo)體，各導(dǎo)體由包含絕緣層和半導(dǎo)電層的單獨(dú)介電絕緣系統(tǒng)包圍。HVAC輸電電纜也可包含布置圍繞和包圍上述電纜其余部分的其它材料和層。這些其它材料和層可具有不同作用，例如，使不同電纜部分保持在一起，如上所述，給予電纜機(jī)械強(qiáng)度，并保護(hù)免受物理和化學(xué)侵蝕(例如，腐蝕)，這些為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉。圖4顯示包含三個(gè)導(dǎo)體2’的高壓交流輸電電纜1’的橫截面。為了在圖中清楚，附圖標(biāo)記只關(guān)于一個(gè)包括絕緣系統(tǒng)的導(dǎo)體顯示，但在此實(shí)例中，其它導(dǎo)體也包括相同絕緣系統(tǒng)。各導(dǎo)體2’由相應(yīng)的第一半導(dǎo)電層4’和第一絕緣層6’及第二半導(dǎo)電層8’徑向包圍。圖3中的輸電電纜1’由外護(hù)套12’包圍。由于輸電需求增加，需要更有效和安全的輸電。因此，需要改善輸電電纜的電性質(zhì)和改進(jìn)輸電電纜的可靠性。如上提到，這一目的通過(guò)本發(fā)明的高壓或中壓輸電電纜達(dá)到，所述輸電電纜包括金屬導(dǎo)體和絕緣系統(tǒng)，所述絕緣系統(tǒng)包括包含第一復(fù)合材料的電絕緣層和包含第二復(fù)合材料的半導(dǎo)電層。根據(jù)本發(fā)明，絕緣層中的第一復(fù)合材料包含聚合物基質(zhì)和第一無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆粒，其中第一無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆粒的量相對(duì)低，為基于第一復(fù)合材料總重量0.1至10%重量。第一無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆粒不同于炭黑。炭黑是作為炭黑或炭黑基材料（例如，改性炭黑）的材料。炭黑為通過(guò)天然氣或石油不完全燃燒產(chǎn)生的黑色的細(xì)分散無(wú)定形碳形式。本發(fā)明輸電電纜中的第一復(fù)合材料顯示與純聚合物比較，由于特定填料改善的電性能。由于相對(duì)低熱阻、相對(duì)低機(jī)械磨損和低化學(xué)耐性(例如，防炭黑氧化)，炭黑在本發(fā)明的第一復(fù)合材料中不合乎需要。復(fù)合材料是指包含兩種單獨(dú)材料組分的材料，例如，聚合物基質(zhì)和填料(例如，填料顆粒)。絕緣層是指阻電材料層。絕緣材料的電導(dǎo)率可以為例如在20℃約1*10-8至約1*10-20S/m，一般1*10-9至1*10-16。例如，Al2O3的電導(dǎo)率為10-10至10-12S/m。半導(dǎo)電層是指具有低于導(dǎo)體的電導(dǎo)率但不是絕緣體的材料層。半導(dǎo)電材料的電導(dǎo)率可通常在20℃大于10-5S/m，例如達(dá)到約10或102S/m。一般電導(dǎo)率在20℃小于103S/m。電導(dǎo)率是指輸電的性質(zhì)。導(dǎo)電材料的電導(dǎo)率從半導(dǎo)電材料的上限開(kāi)始，即，在20℃約103。例如，炭黑的電導(dǎo)率為約1000S/m?；緵](méi)有上限，但在實(shí)際溶液中，上限為在20℃為約108S/m。聚合物基質(zhì)是指能夠承載和/或包圍另一種材料(例如，填料顆粒)的聚合物質(zhì)。第一無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆粒第一無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆?？砂ń饘傺趸锏V物、氧化鋁、二氧化硅、硅酸鹽或鋁硅酸鹽中至少一種的顆粒。第一無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆粒用導(dǎo)電層涂覆，以給予顆粒導(dǎo)電性。這些顆粒的無(wú)機(jī)性質(zhì)使它們與有機(jī)添加劑和炭黑相比更抗熱機(jī)械或化學(xué)應(yīng)力。金屬氧化物礦物可以為例如MgO。顆粒優(yōu)選基于氧化鋁或硅酸鹽，例如云母。云母具有形成能夠分層成薄片的層的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。這些片為化學(xué)惰性，介電，絕緣，重量輕，且為片狀。云母在暴露于電、光、水分和極端溫度時(shí)穩(wěn)定，因此，適合在本發(fā)明中用作填料顆粒。第一導(dǎo)電填料顆粒的導(dǎo)電層包含TiO2、V2O5、Cr2O3、MnO、Fe2O3、CoO、NiO、Cu2O、ZnO、ZnS、Ta2O5、Y2O3、ZrO2、Nb2O5、MoO3、In2O3、SnO2、La2O3、Ta2O5、WO3、SiC、B4C、WC、W2C、TiC、ZrC、HfC、NbC、TaC、Cr3C2、Mo2C、SnxSbyOz(例如，SnSbO2)中的至少一種或鋁或貴金屬的金屬層。優(yōu)選第一無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆粒包括用上述導(dǎo)電層涂覆的無(wú)機(jī)絕緣顆粒(例如氧化鋁或二氧化硅)或由其組成。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆粒不含碳或基本不含碳?；静缓际侵覆缓瘜W(xué)結(jié)合碳但可包含很少量或殘余碳的材料。該量很小，優(yōu)選小于10000ppm。導(dǎo)電層或基本不含碳的顆?？砂琓iO2、V2O5、Cr2O3、MnO、Fe2O3、CoO、NiO、Cu2O、ZnO、ZnS、Ta2O5、Y2O3、ZrO2、Nb2O5、MoO3、In2O3、SnO2、La2O3、Ta2O5、WO3、SnxSbyOz(例如，SnSbO2)中的至少一種或鋁或貴金屬的金屬層。優(yōu)選無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆?；谘趸X或硅酸鹽，例如云母，優(yōu)選用SnxSbyOz涂覆，優(yōu)選SnSbO2。顆粒也可以為純金屬，例如鋁，例如粉末形式。此類(lèi)顆?；蚍勰┫鄬?duì)容易制備，并且可給予絕緣層所需的電性質(zhì)。第一復(fù)合材料中第一導(dǎo)電填料顆粒的濃度選擇為相對(duì)低，為基于第一復(fù)合材料總重量0.1%重量至10%重量，優(yōu)選0.25%重量至5%重量，更優(yōu)選0.5%重量至4%重量，最優(yōu)選0.5%重量至2.0%重量，以免達(dá)到逾滲閾值和建立導(dǎo)電路徑。如果達(dá)到逾滲閾值，就會(huì)在材料中形成導(dǎo)電路徑，并且不會(huì)電絕緣。因此，對(duì)于交流(AC)或直流(DC)，通過(guò)加入第一導(dǎo)電填料造成的復(fù)合材料電導(dǎo)率提高應(yīng)優(yōu)選小于涉及純聚合物電導(dǎo)率值的兩個(gè)十進(jìn)位。在絕緣層中使用這種導(dǎo)電填料，即，在沒(méi)有逾滲出現(xiàn)時(shí)，有利于減少空間電荷積累，因?yàn)樗鼈儾都姾桑灿欣诩铀倏臻g電荷衰減（在已出現(xiàn)時(shí)）。此特征提供大的絕緣改善，尤其在DC電纜中有利。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，與超凈絕緣相比，第一復(fù)合材料容忍導(dǎo)電雜質(zhì)，因?yàn)閷?dǎo)電填料被引入并充分分散于基質(zhì)。導(dǎo)電填料顆粒的尺寸可為0.1至100μm。尺寸是指顆粒的最大尺寸，按SEM(掃描電子顯微鏡)圖像中可見(jiàn)顆粒的最大尺寸測(cè)量。優(yōu)選導(dǎo)電無(wú)機(jī)填料具有小片狀形狀。小片狀是指顆粒的長(zhǎng)度和寬度尺寸大于顆粒的厚度尺寸。小片狀填料顆?？蛇M(jìn)一步提高絕緣材料的介電強(qiáng)度。聚合物基質(zhì)第一復(fù)合材料中的聚合物基質(zhì)包括可擠出(即，熱塑性)聚合物。可通過(guò)熔融擠出處理的任何聚合物基質(zhì)適用并可在本發(fā)明中用作聚合物基質(zhì)。聚合物基質(zhì)優(yōu)選為聚烯烴，如聚乙烯、聚丙烯或熱塑性彈性體或其混合物、聚氨酯或交聯(lián)聚乙烯(XLPE)或乙烯-丙烯-二烯M級(jí)橡膠(EPDM)。尤其在中壓輸電電纜中廣泛使用XLPE并在高壓(AC和DC)中用LDPE作為基礎(chǔ)樹(shù)脂。額外LDPE交聯(lián)的主要目的是改善尺寸，并因此改善熱機(jī)械穩(wěn)定性，同時(shí)保持其柔性。LDPE具有約115℃的相當(dāng)?shù)偷娜埸c(diǎn)，而對(duì)于XLPE，高于110℃不發(fā)生熔融，因此沒(méi)有大的軟化和形狀損失。例如，AC電纜工作具有90℃額定最大導(dǎo)體溫度和250℃額定短路?？捎媒宦?lián)劑可以為任何已知交聯(lián)劑，例如，過(guò)氧化物或偶氮化合物。兩個(gè)主要化學(xué)交聯(lián)途徑，如工業(yè)上適用的，包括過(guò)氧化二枯基(DCP)用于HV和MV電纜，或硅烷交聯(lián)劑用于MV電纜。優(yōu)選聚合物基質(zhì)包括交聯(lián)聚乙烯或乙烯-丙烯基聚合物。如上提到，這些材料使絕緣層相對(duì)熱穩(wěn)定，同時(shí)得到有效絕緣性質(zhì)。添加劑第一復(fù)合材料可進(jìn)一步包含至少一種選自穩(wěn)定劑(例如，抗氧化劑)、成核劑、無(wú)機(jī)填料、交聯(lián)劑、交聯(lián)促進(jìn)劑(例如，2,4,6-氰脲酸三烯丙酯)、防焦劑和阻燃劑的添加劑。穩(wěn)定劑，特別是抗氧化劑，防止氧化的不利影響?？捎锰砑觿└纳齐娎|中第一和/或第二復(fù)合材料的某些性質(zhì)?？稍诘诙?fù)合材料中使用相同添加劑。添加劑可以基于第一或第二復(fù)合材料總重量約0-25%重量的量加入。通常，基于第一或第二復(fù)合材料總重量，添加劑濃度保持低于約3%重量，但例如在中壓電纜中阻燃劑可以較高濃度使用。無(wú)機(jī)添加劑的實(shí)例為二氧化硅和三水合鋁(Al2O3.3H2O)、玻璃粉、短玻璃纖維、金屬氧化物(如氧化硅)(例如，Aerosil、石英、細(xì)石英粉)、金屬氫氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、天然和合成硅酸鹽或其混合物。三水合鋁或氧化硅(例如，Aerosil、石英、細(xì)石英粉)特別優(yōu)選作為無(wú)機(jī)添加劑。此外，聚合物組合物內(nèi)此類(lèi)填料的平均顆粒尺寸分布和存在量對(duì)應(yīng)于通常在高壓電絕緣體中應(yīng)用的平均顆粒尺寸分布和量。關(guān)于金屬氧化物、金屬氫氧化物、金屬氮化物或金屬碳化物的適合金屬的實(shí)例為鋁、鉍、鈷、鐵、鎂、鈦、鋅或其混合物?？捎欣叵虬l(fā)明性第一或第二復(fù)合材料加入較少量的一種或多種無(wú)機(jī)氧化物或鹽，例如CoO、TiO2、Sb2O3、ZnO、Fe2O3、CaCO3或其混合物。優(yōu)選上述金屬氫氧化物，具體地講，鎂和鋁氫氧化物，以具有可以為0.1至100μm尺寸的顆粒形式使用，優(yōu)選0.5至10μm。在氫氧化物的情況下，這些可有利地以涂覆顆粒形式使用。通常用含8至24個(gè)碳原子的飽和或不飽和脂肪酸及其金屬鹽作為涂料，例如油酸、棕櫚酸、硬脂酸、異硬脂酸、月桂酸、鎂或鋅硬脂酸鹽或油酸鹽等。第二復(fù)合材料在本發(fā)明的輸電電纜的半導(dǎo)電層中使用的第二復(fù)合材料優(yōu)選包含第一復(fù)合材料和第二無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆粒，使得第一和第二無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆粒的總量為17至35%重量。由于第一復(fù)合材料包含導(dǎo)電填料顆粒，填料顆粒的總含量可在本發(fā)明的電纜的絕緣系統(tǒng)中減小。在制造電纜中，絕緣層的第一復(fù)合材料經(jīng)常作為基礎(chǔ)材料用于半導(dǎo)電層的第二復(fù)合材料。根據(jù)本發(fā)明，第一復(fù)合材料已包含0.1-10%重量導(dǎo)電填料顆粒。因此，為了使第二復(fù)合材料導(dǎo)電，需要比其中第一復(fù)合材料包含絕緣填料顆粒的現(xiàn)有技術(shù)解決方法更少加入其它導(dǎo)電填料顆粒，例如小到7%重量。第二復(fù)合材料可包含可交聯(lián)LDPE配料，并且可包含其它添加劑，例如一級(jí)和二級(jí)抗氧化劑、防焦劑、分散劑或其它無(wú)機(jī)填料。在HV和MV電纜中應(yīng)用的半導(dǎo)電層可包含與第一復(fù)合材料中相同或不同的聚合物基質(zhì)和導(dǎo)電無(wú)機(jī)填料。然后，通過(guò)加入具有高于逾滲閾值的含量的導(dǎo)電填料，例如炭黑，調(diào)節(jié)電性質(zhì)，例如電導(dǎo)率。以此方式，將導(dǎo)電顆粒的濃度調(diào)節(jié)到足以使材料半導(dǎo)電。第二無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆?？砂谝粚?dǎo)電填料顆粒，即，第二無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆?？梢詾榕c第一導(dǎo)電填料顆粒相同的類(lèi)型，或者，第二無(wú)機(jī)導(dǎo)電填料顆?？梢詾樘亢诨蚱浣M合。第二填料顆粒也可以為粉末形式的金屬，例如鋁。制造輸電電纜可用任何已知技術(shù)制造。第一復(fù)合材料和/或第二復(fù)合材料可作為預(yù)混合復(fù)合材料制備。為了制備聚合物和填料及其它添加劑的預(yù)混合復(fù)合材料，可應(yīng)用任何混合技術(shù)，例如，熔融混合(捏合或擠出)或溶液混合。在可交聯(lián)PE的特殊情況下，可使交聯(lián)劑(例如，DCP)擴(kuò)散進(jìn)入預(yù)混合PE填料復(fù)合材料。擴(kuò)散可通過(guò)氣相在加熱和壓力時(shí)或通過(guò)液相施用適合溶劑進(jìn)行。當(dāng)然，可使用其它交聯(lián)方法。然后，為了得到具有目標(biāo)絕緣材料的最終電纜，可將預(yù)混合混合物用于標(biāo)準(zhǔn)電纜擠出過(guò)程，例如，連續(xù)硫化(CV)線。在一種供選方法中，可在電纜擠出過(guò)程期間將填料和可能的添加劑直接送入LDPE或XLPE。制造方法一般包括以下步驟，并在圖5中圖示說(shuō)明：i)提供第一復(fù)合材料；ii)提供第二復(fù)合材料；iii)提供金屬導(dǎo)體；iv)擠出第二復(fù)合材料作為絕緣系統(tǒng)中的第一半導(dǎo)電層；v)擠出第一復(fù)合材料作為絕緣系統(tǒng)中的第一絕緣層；并且任選vi)擠出第二復(fù)合材料作為絕緣系統(tǒng)中的第二半導(dǎo)電層。實(shí)施例材料在實(shí)施例中使用以下材料：?低密度聚乙烯(LDPE)：Lupolen3020H-純凈級(jí)，無(wú)添加劑?導(dǎo)電填料：MinatecSCME08-云母小片(<100μm)，具有基于SnxSbyOz的導(dǎo)電涂層圖6a和6b顯示在復(fù)合絕緣材料中使用的導(dǎo)電填料顆粒的SEM圖像。從SEM圖像可以測(cè)定，顆?？稍诙S面具有25.61μm的最大尺寸，這小于100μm。應(yīng)注意到，顆粒位于三維面，而SEM圖像是二維的，在測(cè)定和實(shí)際顆粒尺寸之間可能出現(xiàn)一些變化。方法為了制備本發(fā)明的第一復(fù)合材料，用雙螺桿擠出機(jī)HAAKERheomexOSPTW24在180-190℃熔融混合LDPE與Minatec填料。使用不同量，即，0%重量，0.5%重量，1%重量，和2%重量。為了制備第一復(fù)合材料的可交聯(lián)級(jí)制備顆粒，用1.3phr(份數(shù)/百份樹(shù)脂)DCP(過(guò)氧化二枯基)在以下步驟處理制備的顆粒：1.在真空烘箱中在70℃干燥純粒料24h。2.在壓熱器中將DCP加到與粒料一起。3.人工搖動(dòng)10min，并放入75℃封閉壓熱器經(jīng)歷20h。4.在真空中干燥粒料過(guò)夜。將來(lái)自可交聯(lián)LDPE復(fù)合材料的板樣品在180℃或200℃和200bar在熱壓機(jī)中加壓。在XLPE(交聯(lián)聚乙烯)板的情況，不應(yīng)用脫氣。使用BauerDTA100設(shè)備，利用2kV/s的電壓上升，用Nytro10XN油對(duì)45x45x1mm3樣品測(cè)定AC介電強(qiáng)度(60Hz)。將樣品放入樣品池中具有12.5mm直徑的黃銅球形電極間。使用PEANUTS脈沖電聲系統(tǒng)(5-Lab)，施加恒DC電壓到樣品和400Hz/600V信號(hào)兩者(測(cè)定空間電荷)并利用PVDF傳感器，對(duì)0.15mm厚樣品進(jìn)行室溫空間電荷測(cè)定。在70℃和20kV/mm對(duì)1mm厚板測(cè)定DC電導(dǎo)率，在24和100小時(shí)后取值。通過(guò)在對(duì)二甲苯中索格利特萃取14小時(shí)，并用1g樣品(從板切制)測(cè)定，測(cè)定反映交聯(lián)密度的凝膠含量。根據(jù)ISO527-2在張力檢驗(yàn)中測(cè)定機(jī)械性質(zhì)。結(jié)果電性質(zhì)介電強(qiáng)度和DC電導(dǎo)率表1.LDPE和包含LDPE和Minatec的復(fù)合材料的測(cè)定介電強(qiáng)度和DC電導(dǎo)率。表2.XLPE和包含XLPE和Minatec的復(fù)合材料的測(cè)定介電強(qiáng)度和DC電導(dǎo)率。觀察和結(jié)論可從結(jié)果看到，包含最高2%重量Minatec導(dǎo)電填料，對(duì)LDPE和XLPE二者得到類(lèi)似介電強(qiáng)度。然而，在使用填料時(shí)對(duì)分散有顯著改善，例如，在介電強(qiáng)度結(jié)果中，由此可以看到，Minatec填料在復(fù)合材料中具有穩(wěn)定作用。從結(jié)果也可看到，在XLPE的情況下，引入Minatec(1%重量)，實(shí)現(xiàn)DC電導(dǎo)率顯著減小?？臻g電荷圖7a和7b顯示LDPE的空間電荷測(cè)定的圖表。圖7a顯示充電圖表，圖7b顯示電荷衰減圖表。圖8a和8b顯示包含1%重量Minatec的LDPE的空間電荷測(cè)定的圖表。圖8a顯示充電圖表，圖8b顯示電荷衰減圖表。在圖7a、7b、8a和8b中，電極位于約0微米距離和約200微米距離，因此，電荷密度相應(yīng)減小或增加。例如，可在圖7a中看到，以0距離接近第一電極的絕緣材料中的電荷密度為負(fù)，因此，有純號(hào)電荷。類(lèi)似地，以200接近第二電極的絕緣材料中的電荷密度為正，因此，有純號(hào)電荷。觀察和結(jié)論可從測(cè)定推斷有顯著純號(hào)電荷積累，尤其在顯示LDPE空間電荷測(cè)定的圖7a中在接近電極位置的陽(yáng)極，并且在純LDPE情況下充電時(shí)。另外，可從顯示電荷衰減的圖7b推斷有大的電荷儲(chǔ)存，這在1小時(shí)后持續(xù)，并且穿過(guò)顯著距離進(jìn)入本體。也可從圖8a看到，在LDPE+1%重量Minatec的情況下，在充電時(shí)純號(hào)電荷積累減小。也可從圖8b看到，與純LDPE比較，有少得多穿透入樣品。因此，通過(guò)加入導(dǎo)電Minatec，明顯抑制電荷穿透入本體。機(jī)械性質(zhì)：也研究復(fù)合材料的機(jī)械性質(zhì)。楊氏模量是材料硬度的量度，等于每單位橫截面面積施加的負(fù)荷:每單位長(zhǎng)度的長(zhǎng)度增加的比率。屈服應(yīng)力是金屬或其它材料終止表現(xiàn)彈性的應(yīng)力水平。應(yīng)力除以應(yīng)變不再是常數(shù)，將此發(fā)生所在的點(diǎn)稱為屈服點(diǎn)。屈服應(yīng)變是由應(yīng)力引起的變形的量度。斷裂應(yīng)力是在斷裂點(diǎn)應(yīng)力的量度，斷裂應(yīng)變是在斷裂變形的量度。LDPELDPE+0.5%重量MinatecLDPE+1%重量MinatecLDPE+2%重量Minatec楊氏模量[MPa]157±26221±18263±14268±47屈服應(yīng)力[MPa]13.0±0.614.3±0.514.7±0.214.5±0.6屈服應(yīng)變[%]12.3±0.511.3±0.49.9±0.710.5±0.3斷裂應(yīng)力[MPa]10.5±0.711.4±0.611.7±1.111.5±0.6斷裂應(yīng)變[%]248±57227±45132±4464±11表3.LDPE和包含LDPE和Minatec的復(fù)合材料的測(cè)定機(jī)械性能XLPEXLPE+1%重量MinatecXLPE+2%重量Minatec楊氏模量[MPa]176±28169±18207±39屈服應(yīng)力[MPa]9.8±0.910.5±0.410.9±0.9屈服應(yīng)變[%]15.5±1.013.6±1.713.4.±0.7斷裂應(yīng)力[MPa]11.8±1.812.1±0.512.9±1.3斷裂應(yīng)變[%]275±32209±1261±7表4.XLPE和包含XLPE和Minatec的復(fù)合材料的測(cè)定機(jī)械性能觀察和結(jié)論可以推斷，對(duì)于LDPE和XLPE二者，通過(guò)加入Minatec填料，在機(jī)械強(qiáng)度(屈服和斷裂應(yīng)力)方面進(jìn)行復(fù)合材料的機(jī)械增強(qiáng)。硬度(楊氏模量)略微增加。因此，可以得出結(jié)論，與純聚合物比較，利用本發(fā)明的填料改善電性質(zhì)和機(jī)械性質(zhì)二者。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，本文提出的技術(shù)不限于附圖中公開(kāi)的實(shí)施方案和前文詳述，它們只為了說(shuō)明目的提供，而本發(fā)明可以多種不同方式實(shí)施，并且由以下權(quán)利要求限定。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3