CN101714430A - 20千伏架空绝缘电缆的加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种20千伏架空绝缘电缆的加工方法，属于电线电缆加工技术领域。包括以下步骤：拉制导体细线；绞合；挤覆半导电屏蔽层和绝缘层；辐照交联。本技术方案所得到的20kV绝缘架空电缆在水中浸置1h后施加42kV交流电压，维持时间1min，能确保不击穿，导体直流电阻能符合中国国标GB/T 3956标准，采用了辐照交联，具有加工设备占地面积小和节能的长处。
Description
技术领域
本发明属于电线电缆加工技术领域，具体涉及一种20千伏架空绝缘电缆的加工方法。
背景技术
在配电网络中，中压配电电压起着沟通高压与低压配电网的桥梁与纽带作用。目前，我国基本上采用10千伏(10kV)作为中压配电网，但随着城乡用电事业的迅速发展，用电负荷迅速增长，10kV配电网显著地暴露出了与社会经济发展的不相适应性，因为10kV配变站的数量和线路走廊相对较多，而可供电网发展的土地资源日趋紧张。采用20千伏(20kV)配电可减少变电站数量和线路走廊，节约用地(土地)资源、空中资源和改善线路环境。据报道，全国电网的线损率为8.5％左右，而我国城市供电网络110kV以下配电线损电量约占总线损电量的60％左右。如果能将10kV升压到20kV，那么可减少这部分线损四分之三，即可以将这部分线损电量由总线损量的60％降至15％左右，并且还可大量地节约土地资源，进而可以降低电价。
从高压配电网110kV直接到(降压至)20kV中压配给用户可以取消35kV和10kV两个电压配电等级，据此，20kV的配电网的建立和推广不仅具有积极的现实意义，而且具有长远的战略意义。因此，本申请人认为，在我国大部分地区，20kV配电网的建立和推行势在必行，为此，20kV等级架空电缆的开发和生产将成为迫在眉睫之事。
在文献中已有关于20kV架空绝缘电缆加工的技术报道，例如，中国《电线电缆》杂志2008年第2期公开了“电线电缆绝缘交联聚乙烯交联工艺的分析和对比”，该论文认为，用过氧化物化学交联对于中高压的绝缘交联工艺较为适宜，并且意味着不适应使用辐照交联或硅烷交联等。之所以人们看重化学交联而并不看好辐照交联，或许认为：由于辐照过程中注入了较多的空间电荷，故不利于电缆电压等级的提高，以及辐照加工中常常伴随着不利的副反(效)应，主要是辐射氧化、热效应和静电效应。但是本申请人认为，前述不利的副反(效)应并不是辐照技术自身的过错，而是由于人们对电子能量(穿透深度)、所需辐照剂量大小、剂量率大小和传输过程等未能或称难以把握所致，当然在一定程度上还与聚合物绝缘交联所需要的剂量及配方有关。
高剂量辐照交联会伴随在上面未提及的某些副反应，例如静电积聚与放电等，特别是对电缆厚壁绝缘的辐照交联，将导致绝缘质量降低乃至破坏。目前的情形是：尽管业界对电子加速器辐照有所关注，因为设备占地少、单位产出的能耗低(仅为化学交联的二分之一至五分之一)，经本申请人长期探索，得到的结果表明：只要对材料选择恰当，辐照交联工艺合理，便可全面地解决上述副反应，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本发明的任务在于提供一种既能可靠地避免辐照氧化、热效应和静电效应而藉以确保绝缘质量、又能体现占地面积小和节能的20千伏架空绝缘电缆的加工方法。
本发明的任务是这样来完成的，一种20千伏架空绝缘电缆的加工方法，包括以下步骤：
A)拉制导体细线，将导体粗线在拉线机上拉制成导体细线，并且控制导体粗线的直径和导体细线的直径，得到绞合用的导体细线；
B)绞合，将待绞合用的导体细线以层绞方式并且通过成型模具绞合，得到绞合导体，控制层绞时的绞合节径比以及控制成型模具尺寸和绞合导体的截面积；
C)挤覆半导电屏蔽层和绝缘层，用塑料挤出机将架空电缆用辐照交联半导电屏蔽料及辐照交联架空绝缘料挤覆到绞合导体外，在绞合导体外分别形成半导电屏蔽层和绝缘层，控制塑料挤出机的挤塑温度和模头温度以及控制半导电屏蔽层和绝缘层的厚度，得到待辐照电缆；
D)辐照交联，将待辐照电缆由电子加速器辐照交联，控制电子的能量、电子的束流和电缆的线速度、穿线道数和辐照交联的次数，得到20kV架空绝缘电缆。
在本发明的一个具体的实施例中，步骤A)中所述的控制导体粗线的直径是将导体粗线的直径控制为3.0～10.5mm，所述的控制导体细线的直径是将导体细线的直径控制为2.14～3.0mm，所述的导体粗线为铜导体粗线或铝导体粗线，所述的导体细线为铜导体细线或铝导体细线。
在本发明的另一个具体的实施例中，所述的铜导体粗线的直径为3-3.3mm，而所述的铝导体粗线的直径为9-10.5mm。
在本发明的又一个具体的实施例中，步骤B)中所述的控制绞合时的绞合节径比是将内层的绞合节径比控制为＜30倍、将中间层的绞合节径比控制为＜24倍和将外层的绞合节径比控制为＜18倍，所述的控制成型模具尺寸是将成型模具的孔径控制为7.0～24.0mm，所述的控制绞合导体的截面积是将绞合导体的截面积控制为35～400mm2。
在本发明的再一个具体的实施例中，步骤C)中所述的控制塑料挤出机的挤塑温度和模头温度是将塑料挤出机的挤塑温度控制为140～195℃，将模头温度控制为180～235℃。
在本发明的还有一个具体的实施例中，步骤C)中所述的控制半导电屏蔽层和绝缘层的厚度是将半导电屏蔽层和绝缘层的厚度分别控制为0.5～0.85mm和5.5～6.0mm。
在本发明的更而一个具体的实施例中，步骤D)中所述的控制电子的能量是将电子的能量控制为1.8～2.5Mev，所述的控制电子的束流是将电子的束流控制为20～32mA，所述的控制电缆的线速度是将电缆的线速度控制为40～105m/min，所述的控制穿线道数是将待辐照电缆在辐照室内的内传动牵引装置上的来回反复次数控制为16～24道。
在本发明的进而一个具体的实施例中，步骤D)中所述的控制辐照交联的次数是将辐照交联的次数控制为1次或2次。
本发明提供的技术方案所得到的20kV绝缘架空电缆在水中浸置1h后施加42kV交流电压，维持时间1min，能确保不击穿，导体直流电阻能符合中国国标GB/T 3956标准，采用了辐照交联，具有加工设备占地面积小和节能的长处。
具体实施方式
实施例1：
以加工铜芯的20kV架空绝缘电缆产品为例。
A)拉制导体细线，将直径为3.0mm的铜导体粗线付诸拉线机上拉制成直径为2.14mm的铜导体细线，拉线采用三道模具，具体的配模为：第一道模具的孔径为2.65mm，第二道模具的孔径为2.4mm，而第三道模具的孔径为2.14mm，在拉线过程中，应避免铜导体细线表面出现油污、毛刺和损伤等现象，藉以保障表面光洁，得到直径为2.14mm的绞合用铜导体细线；
B)绞合，将由步骤A)得到的绞合用铜导体细线绞合成绞合导体，具体是：最外层的绞合方向向左(左绞)，相邻层的绞合方向相反，由外层向内层铜导体细线的根数分别为12根、6根和1根(直放)，由外向内的绞合节径比分别为16.5倍，中层的绞合节径比为20.5倍，成型模具的孔径为10.0mm，得到铜芯的标称截面积为70mm2的绞合导体；
C)挤覆半导电屏蔽层和绝缘层，用电线电缆生产行业惯用的塑料挤出机在由步骤B)得到的绞合导体外依次挤覆厚度为0.6mm的架空电缆用辐照交联半导电屏蔽料和挤覆厚度为5.6mm的辐照交联架空绝缘料，塑料挤出机优选使用由中国江苏省南京市南京工艺设备制造厂生产销售的型号为SJ-65型挤塑机(挤出架空电缆用辐照交联半导电屏蔽料)和型号为SJ-90型挤塑机(挤出辐照交联架空绝缘料)组合而成，SJ-65型挤塑机的挤塑温度即机身温度为145～185℃，具体是：机身一区至四区(自进料至出料)的温度分别为一区145℃、二区166℃、三区179℃、四区183℃，模头温度自进料口至出料口分为二个区，一区186℃、二区190℃，SJ-90型挤塑机的挤塑温度即机身温度为140～190℃，具体是：机身一区至六区(自进料至出料)的温度分别为一区140℃、二区156℃、三区179℃、四区183℃、五区183℃和六区190℃，模头温度自进料口至出料口分为四个区，一区186℃、二区190℃、三区200℃和四区230℃，得到待辐照电缆，本步骤中所讲的架空电缆用辐照交联半导电屏蔽料优选而非限于地选用由中国浙江省临海市亚东特种电缆料厂生产销售的20kV及以下内半导电屏蔽辐照料，所述的辐照交联架空绝缘料优选而非限于地采用由中国浙江省临海市亚东特种电缆料厂生产销售的20kV架空绝缘电缆辐照料；
D)辐照交联，将由步骤C)得到的待辐照电缆付诸电子加速器辐照交联，电子加速器优选而非限于地使用由新西伯利亚核物理研究院生产的型号为ELV-8型电子加速器，电子的能量控制为2.1Mev，电子的束流为28mA，电缆的线速度为105m/min，穿线道数为22道，穿线道数是指：待辐照电缆在辐照室内的内传动牵引装置上的来回反复次数(22次即22个来回)，电缆平均吸收剂量为150KGY，辐照交联次数为两次，得到铜芯的经辐照交联的20kV架空绝缘电缆。
实施例2：
以加工铝芯的20kV架空绝缘电缆产品为例。
A)拉制导体细线，先将直径为10mm的铝导体粗线在9模铝拉线机上拉制成直径为2.57mm的铝导体细线，拉线采用9道模具，配模为：第1至第9道模具的孔径分别为8.50mm、7.40mm、6.35mm、5.70mm、4.90mm、4.25mm、3.60mm、3.0mm和2.57mm，在拉线过程上应保持铝导体细线表面光洁，避免出现油污、毛刺和损伤等，得到直径为2.57mm的绞合用的铝导体细线；
B)绞合，将由步骤A)得到的直径为2.57mm的绞合用的铝导体细线绞合成绞合导体，具体是：绞合层数为四层，最外的绞合方向向左，相邻层的绞合方向相反，四层的根数由外层向内层分别为18根、12根、6根和1根(直放)，绞合节径比由外层向内层依次为15.5倍、21.7倍和24.9倍，成型模具的孔径为16.2mm，得到铝芯的标称截面积为185mm2的绞合导体；
C)挤覆半导电屏蔽层和绝缘层，用电线电缆生产行业惯用的塑料挤出机在由步骤B)得到的绞合导体外依次挤覆厚度为0.8mm的辐照交联半导电屏蔽料和挤覆厚度为5.8mm的辐照交联架空绝缘料，塑料挤出机由SJ-65型挤塑机(挤出架空电缆用辐照交联半导电屏蔽料)和型号为SJ-90型挤塑机(挤出辐照交联架空绝缘料)组合而成，SJ-65型挤塑机的挤塑温度即机身温度为145～185℃，具体是：机身一区至四区(自进料至出料)的温度分别为一区147℃、二区168℃、三区181℃、四区184℃，模头温度自进料口至出料口分为二个区，一区188℃、二区192℃，SJ-90型挤塑机的挤塑温度即机身温度为140～190℃，具体是：机身一区至六区(自进料至出料)的温度分别为一区142℃、二区158℃、三区181℃、四区185℃、五区185℃和六区190℃，模头温度自进料口至出料口分为四个区，一区188℃、二区192℃、三区202℃和四区230℃，得到待辐照电缆；
D)辐照交联，将由步骤C)得到的待辐照电缆付诸电子加速器辐照交联，电子的能量控制为2.3Mev，电子的束流为26mA，电缆的线速度为90m/min，穿线道数为22道，电缆平均吸收剂量为150KGY，辐照交联次数为两次，得到铝芯的经辐照交联的20kV架空绝缘电缆，其余同对实施例1的描述。
实施例3：
以加工铝芯的20kV架空绝缘电缆产品为例。
A)拉制导体细线，先将直径为9.0mm的铝导体粗线在9模铝拉线机上拉制成直径为2.92mm的铝导体细线，拉线采用8道模具，配模为：第1至第8道模具的孔径分别为8.50mm、7.40mm、6.35mm、5.70mm、4.70mm、4.00mm、3.45mm、和2.92mm，在拉线过程中，应保持铝导体细线表面光洁，避免出现油污、毛刺和损伤等，得到直径为2.92mm的绞合用的铝导体细线；
B)绞合，将由步骤A)得到的直径为2.92mm的绞合用的铝导体细线绞合成绞合导体，具体是：绞合层数为五层，最外的绞合方向向左，相邻层的绞合方向相反，五层的根数由外层向内层分别为24根、18根、12根、6根和1根(直放)，绞合节径比由外层向内层依次为12.2倍、15.5倍、23.0倍和26.8倍，成型模具的孔径为23.4mm，得到铝芯的标称截面积为400mm2的绞合导体；
C)挤覆半导电屏蔽层和绝缘层，用电线电缆生产行业惯用的塑料挤出机在由步骤B)得到的绞合导体外依次挤覆厚度为0.8mm的半导电屏蔽辐照料和挤覆厚度为5.8mm的架空绝缘电缆辐照料，塑料挤出机由SJ-65型挤塑机(挤出架空电缆用辐照交联半导电屏蔽料)和型号为SJ-90型挤塑机(挤出辐照交联架空绝缘料)组合而成，SJ-65型挤塑机的挤塑温度即机身温度为145～185℃，具体是：机身一区至四区(自进料至出料)的温度分别为一区149℃、二区164℃、三区177℃、四区183℃，模头温度自进料口至出料口分为二个区，一区184℃、二区188℃，SJ-90型挤塑机的挤塑温度即机身温度为140～190℃，具体是：机身一区至六区(自进料至出料)的温度分别为一区145℃、二区154℃、三区177℃、四区181℃、五区181℃和六区190℃，模头温度自进料口至出料口分为四个区，一区184℃、二区188℃、三区198℃和四区230℃，得到待辐照电缆；
D)辐照交联，将由步骤C)得到的待辐照电缆付诸电子加速器辐照交联，电子的能量控制为2.4Mev，电子束流为20mA，电缆的线速度为40m/min，穿线道数为17道，电缆平均吸收剂量为150KGY，辐照交联次数为两次，得到铝芯的经辐照交联的20kV架空绝缘电缆，其余均同对实施例1的描述。
实施例4：
以加工铜芯的20kV架空绝缘电缆产品为例。
A)拉制导体细线，将直径为3.3mm的铜导体粗线付诸拉线机拉制成直径为2.57mm的铜导体细线，拉线采用2道模具，具体的配模为：第1道模具的孔径为2.70mm，第2道模具的孔径为2.57mm，在拉线过程中，应避免铜导体细线表面出现油污、毛刺和损伤等现象，藉以保障表面光洁，得到直径为2.57mm的绞合用的铜导体细线；
B)绞合，将由步骤A)得到的绞合用的铜导体细线绞合成绞合导体，具体是：外层的绞合方向向左(左绞)，由外层向内层铜导体丝的根数分别为6根和1根(直放)，绞合节径比为16.5倍，成型模具的孔径为7.0mm，得到铜芯的标称截面积为35mm2的绞合导体；
C)挤覆半导电和绝缘层，用电线电缆生产行业惯用的塑料挤出机在由步骤B)得到的绞合导体外依次挤覆厚度为0.5mm的辐照交联半导电屏蔽料和挤覆厚度为5.5mm的辐照交联架空绝缘料，塑料挤出机由SJ-65型挤塑机(挤出架空电缆用辐照交联半导电屏蔽料)和型号为SJ-90型挤塑机(挤出辐照交联架空绝缘料)组合而成，SJ-65型挤塑机的挤塑温度即机身温度为145～185℃，具体是：机身一区至四区(自进料至出料)的温度分别为一区155℃、二区161℃、三区174℃、四区183℃，模头温度自进料口至出料口分为二个区，一区186℃、二区190℃，SJ-90型挤塑机的挤塑温度即机身温度为140～190℃，具体是：机身一区至六区(自进料至出料)的温度分别为一区145℃、二区150℃、三区170℃、四区181℃、五区181℃和六区190℃，模头温度自进料口至出料口分为四个区，一区180℃、二区185℃、三区195℃和四区230℃，得到待辐照电缆；
D)辐照交联，将由步骤C)得到的待辐照电缆付诸电子加速器辐照交联，电子的能量控制为1.8Mev，电子的束流为22mA，电缆的线速度为55m/min，穿线道数为22道，电缆平均吸收剂量为150KGY，辐照交联次数为1次，得到铜芯的经辐照交联的20kV架空绝缘电缆，其余均同对实施例1的描述。
对由上述实施例所得到的20KV架空绝缘电缆进行交流电压试验，具体是将电缆浸入水中，电缆的两端探出水面，浸置时间≥1h，然后施加42KV交流电压，维持时间1min，没有发现击穿现象；还进行了直流电阻试验，导体20℃的直流电阻均未超过中国国家标准GB/T3956规定的最大值。因此本发明方案提供的20KV架空绝缘电缆既能确保理想的绝缘效果，又能替代现有的35KV和10KV的两个电压配电等级，对节约用地资源、空中资源和改善线路环境均具有积极的现实意义和长远的战略意义。
Claims (8)
1.一种20千伏架空绝缘电缆的加工方法，其特征在于包括以下步骤：
A)拉制导体细线，将导体粗线在拉线机上拉制成导体细线，并且控制导体粗线的直径和导体细线的直径，得到绞合用的导体细线；
B)绞合，将待绞合用的导体细线以层绞方式并且通过成型模具绞合，得到绞合导体，控制层绞时的绞合节径比以及控制成型模具尺寸和绞合导体的截面积；
C)挤覆半导电屏蔽层和绝缘层，用塑料挤出机将架空电缆用辐照交联半导电屏蔽料及辐照交联架空绝缘料挤覆到绞合导体外，在绞合导体外分别形成半导电屏蔽层和绝缘层，控制塑料挤出机的挤塑温度和模头温度以及控制半导电屏蔽层和绝缘层的厚度，得到待辐照电缆；
D)辐照交联，将待辐照电缆由电子加速器辐照交联，控制电子的能量、电子的束流和电缆的线速度、穿线道数和辐照交联的次数，得到20kV架空绝缘电缆。
2.根据权利要求1所述的20千伏架空绝缘电缆的加工方法，其特征在于步骤A)中所述的控制导体粗线的直径是将导体粗线的直径控制为3.0～10.5mm，所述的控制导体细线的直径是将导体细线的直径控制为2.14～3.0mm，所述的导体粗线为铜导体粗线或铝导体粗线，所述的导体细线为铜导体细线或铝导体细线。
3.根据权利要求2所述的20千伏架空绝缘电缆的加工方法，其特征在于所述的铜导体粗线的直径为3-3.3mm，而所述的铝导体粗线的直径为9-10.5mm。
4.根据权利要求1所述的20千伏架空绝缘电缆的加工方法，其特征在于步骤B)中所述的控制绞合时的绞合节径比是将内层的绞合节径比控制为＜30倍、将中间层的绞合节径比控制为＜24倍和将外层的绞合节径比控制为＜18倍，所述的控制成型模具尺寸是将成型模具的孔径控制为7.0～24.0mm，所述的控制绞合导体的截面积是将绞合导体的截面积控制为35～400mm2。
5.根据权利要求1所述的20千伏架空绝缘电缆的加工方法，其特征在于步骤C)中所述的控制塑料挤出机的挤塑温度和模头温度是将塑料挤出机的挤塑温度控制为140～195℃，将模头温度控制为180～235℃。
6.根据权利要求1所述的20千伏架空绝缘电缆的加工方法，其特征在于步骤C)中所述的控制半导电屏蔽层和绝缘层的厚度是将半导电屏蔽层和绝缘层的厚度分别控制为0.5～0.85mm和5.5～6.0mm。
7.根据权利要求1所述的20千伏架空绝缘电缆的加工方法，其特征在于步骤D)中所述的控制电子的能量是将电子的能量控制为1.8～2.5Mev，所述的控制电子的束流是将电子的束流控制为20～32mA，所述的控制电缆的线速度是将电缆的线速度控制为40～105m/min，所述的控制穿线道数是将待辐照电缆在辐照室内的内传动牵引装置上的来回反复次数控制为16～24道。
8.根据权利要求1所述的20千伏架空绝缘电缆的加工方法，其特征在于步骤D)中所述的控制辐照交联的次数是将辐照交联的次数控制为1次或2次。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100526 |