CN104900334A - 10-35kv绝缘管型母线及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三层共挤预制10-35KV绝缘管型母线及其制备方法，所述管型母线的截面结构为4层，由内向外依次为金属管导体层、三层共挤热缩套管层、金属接地屏蔽层、外防护套层。本申请提供的是适合于10-35KV绝缘管型母线的预制品，其打破了传统管型母线采用聚四氟乙烯绕包或热缩多层热缩套管的加工工艺，其特点为一次共挤出成型的三层共挤热缩套管可以与金属导体管很好的贴合而不存在间隙，不会受冷热环境的影响而出现热胀冷缩的现象，且不受其它相管型母线的电场和磁场的干扰；同时本申请的生产工艺简单易行，减少人工及劳动强度，产品质量不受人为因素影响，生产效率及成品率大幅度提升，使成本降低，为企业增加了综合竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及到三层共挤预制10-35kv绝缘管型母线及其制备方法，属于管型母线的制造加工领域。
背景技术
绝缘管型母线因其具有大电流、散热性好、聚肤效应低、功率损失小、高机械强度、良好的绝缘性能、抗环境干扰、安全系数高、安装维护方便以及使用寿命长等特点，被越来越多的客户认可与接受，并被大范围的应用到输变电线路中。但目前，国内所生产的绝缘管型母线的绝缘层制造工艺仍需要改进和完善，如聚四氟乙烯绕包绝缘管型母线与绕包绝缘层间有间隙、存在局放偏高的问题；环氧树脂浇注绝缘管型母线存在成本较高、绝缘材料和导体材料热胀冷缩不一致可能引起绝缘层龟裂问题；三元乙丙橡胶三层共挤绝缘管型母线无法实现弯管结构直接挤包，挤包完成后弯管存在绝缘层可能受到破坏或导体开裂的质量问题等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三层共挤预制10-35kv绝缘管型母线以达到改善管型母线的性能，其截面结构为4层，由内向外依次为金属管导体层、三层共挤热缩套管层（内导体屏蔽层、中绝缘层、外绝缘屏蔽层）、金属接地屏蔽层、外护套层。本发明打破了传统管型母线采用聚四氟乙烯绕包或热缩多层热缩套管的加工工艺，从而实现了企业生产管型母线的高质量、高效率。本发明的三层共挤预制10-35kv绝缘管型母线结构简单、生产方便，产品质量不受人员因素影响，生产效率大幅度提高，同时企业制造成本降低，为企业增加了综合竞争力。具体技术方案如下。
本申请提供一种10-35kV绝缘管型母线，所述管型母线为四层，由内向外依次为金属管导体层、三层共挤热缩套管层、金属接地屏蔽层、外防护套层；所述金属管导体层的金属管导体为铜、铝或其合金的一种；所述三层共挤热缩套管层包括内导体屏蔽层、中绝缘层、外绝缘屏蔽层。
本申请中所述三层共挤热缩套管层由如下重量份数的组分制成：其内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层由聚乙烯70-120 份，导电功能性填料40-60份，抗氧剂1-2份和润滑剂4-7份制成；中绝缘层由橡胶0-20 份，聚乙烯20-40份，热塑性弹性体0-20份，填料0-60份，防老剂0-4份，抗氧剂1-2份和润滑剂1-2份制成。
本申请中所述三层共挤热缩套管层还可以由如下重量份数的组分制成：其内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层由聚乙烯70-120份，导电功能性填料40-60份，抗氧剂1-2份，润滑剂4-7份，硅烷交联剂0.5-3份，引发剂0.02-0.2份和催化剂0.3-1.0份制成；中绝缘层由橡胶0-40份，聚乙烯20-40份，热塑性弹性体0-40份，填料0-60份，防老剂0-4份，抗氧剂1-2份，润滑剂1-2份，硅烷交联剂0.5-3份，引发剂0.02-0.2份和催化剂0.3-1.0份制成。
优选地，本申请中所述聚乙烯为LDPE、LLDPE或HDPE中的一种或者任意几种的共混物，熔融指数0.2-2.0g/10min。
优选地，所述橡胶为EPDM。
优选地，所述热塑性弹性体为EVA, 熔融指数2-5g/10min。
优选地，所述导电功能性填料为具有导电性能的高结构即高吸油值炭黑。
优选地，所述抗氧剂为Ciba的IRGANOX B-215，其为受阻酚抗氧剂1010和有机亚磷酸酯168协效复合物。
优选地，所述润滑剂为硅酮、硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡中的任意几种的混合物。
优选地，所述填料为纳米活化氢氧化镁、超细活化氢氧化铝、超细活化碳酸钙、超细滑石粉中的任意几种的混合物。
优选地，所述防老剂为橡胶防老剂RD。
优选地，所述硅烷交联剂为乙烯基三甲氧基硅A171、乙烯基三乙氧基硅烷A151、乙烯基甲氧乙氧基硅烷A172中的任意一种。
优选地，所述引发剂为过氧化二异丙苯DCP。
优选地，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡DBTDL。
进一步的，本申请还提供了上述三层共挤热缩套管层的两种组分配比所对应的制备方法，分别为辐照交联法和硅烷交联法。其中，辐照交联法的具体步骤如下：
1）内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的母料制备：将内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的组份按混料两步法，首先投入聚乙烯、助剂在搅拌机内低速搅拌，搅拌3-5min后再投入导电功能性填料，之后再高速搅拌，待混料温度达到55-65℃时结束混料，最后将均匀混好的物料投料到捏炼机中160-200℃密炼35min，之后经双螺杆造粒机制成内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层母料；
2）中绝缘层的母料制备：a）将中绝缘层的组份橡胶在开炼机上打三角包开炼30-40min，之后5-8 次打包通薄片，再将薄片切条，切条后的物料停放24h，最后再将薄条片切粒；b）混料，首先投入切好的橡胶颗粒、聚乙烯、防老剂、润滑剂以及抗氧剂在搅拌机内高速搅拌，搅拌1-3min后再投入填料，之后再搅拌3-5min结束混料，最后将均匀混好的物料投料到捏炼机中150-170℃密炼35min，之后经双螺杆造粒机制成中绝缘层母料；
3）三层共挤管材的制备：采用共挤技术一次成型，即将制备好的中绝缘层、外绝缘屏蔽层、内导体屏蔽层母料在三层共挤模具的三台单螺杆挤出机中在160-200℃下一次挤出成型为三层共挤管材，其中绝缘层厚5.6±0.2mm，外绝缘屏蔽层、内导体屏蔽层厚1.3±0.1mm，可生产连续或断续产品；
4）辐照交联：三层共挤管材在≥5.0MeV能量电子加速器辐射交联；
5）扩张步骤：交联后的三层共挤管材在150-180℃下，正压连续扩或烘箱断续扩，最终定型为2倍三层共挤热缩套管。
采用硅烷交联法制备三层共挤热缩套管层的具体步骤为：
1）内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的母料制备：①硅烷接枝母料：将所述内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的组份聚乙烯、引发剂、硅烷交联剂、抗氧剂、润滑剂投入到搅拌机内搅拌3-5min，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成硅烷接枝母料；②催化剂母料：将所述内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的组份聚乙烯、催化剂、抗氧剂、润滑剂投入到搅拌机内搅拌3-5min，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成催化剂母料；③导电母料：将所述内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的组份聚乙烯、导电功能性填料、抗氧剂、润滑剂投入到搅拌机内搅拌，待混料温度达到55-65℃时结束混料，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成导电母料；
2）中绝缘层的母料制备：
a)将所述中绝缘层的组份橡胶在开炼机上打三角包开炼30-40min，之后5-8 次打包通薄片，再将薄片切条，切条后的物料停放24h，最后再将薄条片切粒；b)硅烷接枝母料：将所述中绝缘层切好的组份橡胶颗粒、聚乙烯、热塑性弹性体、防老剂、润滑剂、抗氧剂、引发剂、硅烷交联剂投入到搅拌机内搅拌3-5min，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成硅烷接枝母料；c)催化剂母料：将所述的中绝缘层的组份橡胶颗粒、聚乙烯、热塑性弹性体、防老剂、润滑剂、抗氧剂、催化剂投入到搅拌机内搅拌3-5min，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成催化剂母料；d)中绝缘层母料：将所述中绝缘层切好的组份橡胶颗粒、聚乙烯、热塑性弹性体、防老剂、润滑剂、抗氧剂、填料投入到搅拌机内搅拌，待混料温度达到55-65℃时结束混料，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成中绝缘层母料:
3）三层共挤管材的制备：采用共挤技术，将制备好的中绝缘层、外绝缘屏蔽层、内导体屏蔽层母料分别混合均匀后在配有三层共挤模具的三台单螺杆挤出机在160-200℃下一次挤出成型为三层共挤管材，其中绝缘层厚5.6-13.6mm，外绝缘屏蔽层、内导体屏蔽层厚1.3±0.1mm；
4）水交联：三层共挤管材浸泡在80℃以上的热水中或放置在水蒸气环境下,完成水解、缩合交联；
5）扩张步骤：交联后的三层共挤管材在150-180℃下，正压连续扩或烘箱断续扩，最终定型为2倍三层共挤热缩套管。
优选地，在硅烷交联法中，步骤1）所述内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的母料制备中，在硅烷接枝母料、催化剂母料和导电母料中聚乙烯的用量比为2:2:6；在硅烷接枝母料、催化剂母料和导电母料中抗氧剂和润滑剂的用量比分别为1:1:1和1:1:1。
优选地，在硅烷交联法中，步骤2）所述中绝缘层的母料制备中，在硅烷接枝母料、催化剂母料和中绝缘层母料中橡胶颗粒、聚乙烯以及热塑性弹性体的用量比分别为2:2:6、2:2:6和2:2:6；在硅烷接枝母料、催化剂母料和中绝缘层母料中防老剂、润滑剂和抗氧剂的用量比分别为1:1:1、1:1:1和1:1:1。
进一步地，本申请还公开了10-35kV绝缘管型母线的制备方法，主要包括如下步骤，
1）金属管导体加工：选用铜、铝或其合金的一种作为金属管导体，清洗除去金属管导体表面粉尘，再对其进行表面抛光处理，最后再用丙酮或酒精清洗擦拭干净；
2）三层共挤热缩套管热缩于处理好的金属管导体外表面；
3）三层共挤热缩套管外表面做金属接地屏蔽层；
4）金属接地屏蔽层外表面包覆外护套层，可以有效防止辐射、凝、露、霜、雨水及雾霾的进入。
有益效果：本申请提供的三层共挤预制10-35kv绝缘管型母线，由于三层共挤热缩套管可以与金属管导体很好的贴合而不会存在间隙，不会受冷热环境的影响而出现热胀冷缩的现象，最终做到密封、屏蔽、绝缘、防水，进而保证管型母线表面电场分布均匀，电气绝缘性能强，避免了绝缘层表面产生局部放电，且不受其它相管型母线的电场和磁场的干扰，加上主绝缘材料有优良的电气性能和化学稳定性，介质损耗小，阻燃，低温运行，可延长绝缘老化，提高使用寿命；另外，本申请在应用过程中可以将金属管先弯管，之后再套三层共挤热缩管，弯管处不堆褶，进而解决挤包后弯管绝缘层破坏或开裂的问题；同时本发明的三层共挤出预制10-35kv绝缘管型母线生产操作及工艺简单易行，减少人工及劳动强度，产品质量不受人为因素影响，生产效率及成品率大幅度提升，使生产企业制造成本降低，为企业增加了综合竞争力。
附图说明
图1 为三层共挤预制10-35kV绝缘管型母线结构示意图；
图中： 1-金属管导体层，2-三层共挤热缩套管层，3-金属接地屏蔽层，4-外防护套层，21-内导体屏蔽层，22-中绝缘层，23-外绝缘屏蔽层。
具体实施方式
下面通过实施例来对本申请做进一步的解释说明。
实施例1 辐照交联法制备三层共挤热缩套管
原料组成：内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层：聚乙烯LDPE 100重量份数；导电功能性填料高结构炭黑50重量份数；抗氧剂1.5重量份数；润滑剂（硅酮和硬脂酸锌）4.5重量份数。中绝缘层：橡胶EPDM 10重量份数；聚乙烯LDPE 30重量份数；热塑性弹性体EVA 10重量份数；防老剂2重量份数；抗氧剂1重量份数；润滑剂（硅酮和硬脂酸锌）1.5重量份数；
三层共挤热缩套管的制备：
A：内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的母料制备：将内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的组份按混料两步法，首先投入聚乙烯、抗氧剂、润滑剂在搅拌机内低速搅拌，搅拌三分钟后再投入导电功能性填料，之后再高速搅拌，待混料温度达到60℃时结束混料，最后将均匀混好的物料投料到捏炼机中180-190℃密炼35min，之后经双螺杆造粒机制成内、外屏蔽层母料；
B：中绝缘层的母料制备：1）将组份橡胶在开炼机上打三角包开炼35分钟，之后7 次打包通薄片，再将薄片切条，切条后的物料停放24小时，最后再将薄条片切粒；2）混料，首先投入切好的橡胶颗粒、聚乙烯、热塑性弹性体、防老剂、润滑剂、抗氧剂在搅拌机内高速搅拌，搅拌3-5分钟结束混料，最后将均匀混好的物料投料到捏炼机中165℃密炼35min，之后经双螺杆造粒机制成中绝缘层母料；
C：三层共挤管材的制备：采用共挤技术，将上述制备好的中绝缘层、外绝缘屏蔽层、内导体屏蔽层母料在配有三层共挤模具的三台单螺杆挤出机在200℃下一次挤出成型三层共挤管材，中绝缘层厚5.6±0.2mm，内、外屏蔽层厚1.3±0.1mm；
D、辐照交联：三层共挤管材在≥5.0MeV能量电子加速器辐射交联；
E、扩张步骤：辐射交联后的三层共挤管材在170℃下，正压连续扩或烘箱断续扩，最终定型为2倍三层共挤热缩套管。
实施例2：硅烷交联法制备三层共挤热缩套管
原料组成：内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层：聚乙烯LDPE 100重量份数；导电功能性填料高结构炭黑50重量份数；抗氧剂1.5重量份数；润滑剂（硅酮和硬脂酸锌）4.5重量份数；硅烷交联剂A171 2.0重量份数；引发剂DCP 0.16重量份数；催化剂DBTDL 1.0重量份数。中绝缘层：橡胶EPDM 10重量份数；聚乙烯LDPE 30重量份数；热塑性弹性体EVA 20重量份数；防老剂2重量份数；抗氧剂2重量份数；润滑剂（硅酮和硬脂酸锌）1.5重量份数；硅烷交联剂A171 2.5重量份数；引发剂DCP 0.18重量份数；催化剂DBTDL 0.65重量份数。
A：内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的母料制备：①硅烷接枝母料：将内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的组份聚乙烯、引发剂、硅烷交联剂、抗氧剂、润滑剂投入到搅拌机内搅拌3分钟，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成硅烷接枝母料，其中聚乙烯20重量份，抗氧剂0.5重量份，润滑剂1.5重量份；②催化剂母料：将内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的组份聚乙烯、热塑性弹性体、催化剂、抗氧剂、润滑剂投入到搅拌机内搅拌3分钟，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成催化剂母料，其中聚乙烯20重量份，抗氧剂0.5重量份，润滑剂1.5重量份；③导电母料：将内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的组份聚乙烯、导电功能性填料、抗氧剂、润滑剂投入到搅拌机内搅拌，待混料温度达到55-65℃时结束混料，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成导电母料，其中聚乙烯60重量份，抗氧剂0.5重量份，润滑剂1.5重量份；
B：中绝缘层的母料制备：1）将中绝缘层的组份橡胶在开炼机上打三角包开炼35分钟，之后7次打包通薄片，再将薄片切条，切条后的物料停放24小时，最后再将薄条片切粒；2）①硅烷接枝母料：将中绝缘层切好的组份橡胶颗粒、聚乙烯、热塑性弹性体、防老剂、润滑剂、抗氧剂、引发剂、硅烷交联剂投入到搅拌机内搅拌5分钟，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成硅烷接枝母料，其中橡胶颗粒、聚乙烯、热塑性弹性体分别为2,6,4重量份数，防老剂、润滑剂、抗氧剂分别为0.67，0.5,0.67重量份数；②催化剂母料：将中绝缘层切好的组份橡胶颗粒、聚乙烯、热塑性弹性体、润滑剂、抗氧剂、催化剂投入到搅拌机内搅拌3-5分钟，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成催化剂母料，其中橡胶颗粒、聚乙烯、热塑性弹性体分别为2,6,4重量份数，防老剂、润滑剂、抗氧剂分别为0.67，0.5,0.67重量份数；③中绝缘层母料：将中绝缘层切好的组份橡胶颗粒、聚乙烯、热塑性弹性体、防老剂、润滑剂、抗氧剂投入到搅拌机内搅拌，待混料温度达到60℃时结束混料，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成中绝缘层母料，其中橡胶颗粒、聚乙烯、热塑性弹性体分别为6,18,12重量份数，防老剂、润滑剂、抗氧剂分别为0.67，0.5,0.67重量份数；
C：三层共挤管材的制备：采用共挤技术，将上述制备好的中绝缘层、外绝缘屏蔽层、内导体屏蔽层的母料分别混合均匀后在配有三层共挤模具的三台单螺杆挤出机在170℃下一次挤出成型三层共挤管材，其中绝缘层厚13.4±0.2mm，内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层厚1.3±0.1mm。三层共挤管材，可生产连续或断续的产品；
D:水交联：三层共挤管材浸泡在80℃以上的热水中或放置在水蒸气环境下,完成水解、缩合交联；
E:扩张：水交联好的三层共挤管材在160℃下，正压连续扩或烘箱断续扩，最终定型为2倍三层共挤热缩套管。
实施例3三层共挤预制10-35kv绝缘管型母线的制备
选用铜管作为金属管导体1，外径100mm，管壁厚8mm，管长6000mm；
1）利用抛光工具，对铜管导体1表面毛刺进行处理，利用清洗设备对铜管导体1进行清洗，除去其表面的粉尘，最后再用干净的毛巾蘸丙酮或酒精清洗擦拭干净其表面；
2）将通过实施例1制备好的三层共挤热缩套管2热缩于处理好的铜管导体1外表面；
3）三层共挤热缩套管2外表面放入全长的接地屏3；
4）金属接地屏蔽层外表面再包覆外护套层4，可有效防止辐射、凝、露、霜、雨水及雾霾的进入。
上述步骤2）的三层共挤热缩套管2收缩于铜管导体1后的尺寸数据为：内导体屏蔽层21厚1.0mm ；中绝缘层22厚5.7mm ；外绝缘屏蔽层23厚1.0mm。
通过本实施例制备的三层共挤预制10-35kv绝缘管型母线的具体结构如图1所示，本产品在规定的条件下进行试验，完全符合工频耐压1min无击穿和闪络；局部放电水平≤5PC；绝缘电阻>10000MΩ/10M。
实施例4 辐照交联法制备三层共挤热缩套管
原料组成：内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层：聚乙烯（LDPE和HDPE）70重量份数；导电功能性填料高结构炭黑40重量份数；抗氧剂1重量份数；润滑剂（硬脂酸和硬质酸钙）4重量份数。中绝缘层：聚乙烯（LDPE和HDPE）20重量份数；抗氧剂1重量份数；润滑剂（硬脂酸和硬质酸钙）1重量份数；
三层共挤热缩套管的制备：
A：内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的母料制备：将内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的组份按混料两步法，首先投入聚乙烯、抗氧剂、润滑剂在搅拌机内低速搅拌，搅拌三分钟后再投入导电功能性填料，之后再高速搅拌，待混料温度达到55℃时结束混料，最后将均匀混好的物料投料到捏炼机中160-170℃密炼35min，之后经双螺杆造粒机制成内、外屏蔽层母料；
B：中绝缘层的母料制备：混料，投入聚乙烯、润滑剂、抗氧剂在搅拌机内高速搅拌，搅拌3-5分钟结束混料，最后将均匀混好的物料投料到捏炼机中170℃密炼35min，之后经双螺杆造粒机制成中绝缘层母料；
C：三层共挤管材的制备：采用共挤技术，将上述制备好的中绝缘层、外绝缘屏蔽层、内导体屏蔽层在配有三层共挤模具的三台单螺杆挤出机在160℃下一次挤出成型三层共挤管材，中绝缘层厚5.6±0.2mm，内、外屏蔽层厚1.3±0.1mm；
D、辐照交联：三层共挤管材在≥5.0MeV能量电子加速器辐射交联。
E、扩张步骤：辐射交联后的三层共挤管材在150℃下，正压连续扩或烘箱断续扩，最终定型为2倍三层共挤热缩套管。
实施例5 硅烷交联法制备三层共挤热缩套管
原料组成：内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层：聚乙烯（LDPE和HDPE）70重量份数；导电功能性填料高结构炭黑40重量份数；抗氧剂1重量份数；润滑剂（硬脂酸和硬质酸钙）4重量份数；硅烷交联剂A172 0.5重量份数；引发剂DCP 0.02重量份数；催化剂DBTDL 0.3重量份数。中绝缘层：聚乙烯（LDPE和HDPE）20重量份数；抗氧剂1重量份数；润滑剂（硬脂酸和硬质酸钙）1重量份数；硅烷交联剂A172 0.5重量份数；引发剂DCP 0.02重量份数；催化剂DBTDL 0.3重量份数；
A：内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的母料制备：①硅烷接枝母料：将内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的组份聚乙烯、引发剂、硅烷交联剂、抗氧剂、润滑剂投入到搅拌机内搅拌4分钟，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成硅烷接枝母料，其中聚乙烯14重量份，氧化剂0.33重量份，润滑剂1.33重量份；②催化剂母料：将内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的组份聚乙烯、催化剂、抗氧剂、润滑剂投入到搅拌机内搅拌4分钟，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成催化剂母料，其中聚乙烯14重量份，氧化剂0.33重量份，润滑剂1.33重量份；③导电母料：将内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的组份聚乙烯、导电功能性填料、抗氧剂、润滑剂投入到搅拌机内搅拌，待混料温度达到55℃时结束混料，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成导电母料，其中聚乙烯42重量份，氧化剂0.33重量份，润滑剂1.33重量份；
B：中绝缘层的母料制备：①硅烷接枝母料：将中绝缘层的组份聚乙烯、润滑剂、抗氧剂、引发剂、硅烷交联剂投入到搅拌机内搅拌5分钟，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成硅烷接枝母料，其中聚乙烯为4重量份数，润滑剂、抗氧剂分别为0.33,0.33重量份数；②催化剂母料：将中绝缘层的组份聚乙烯、润滑剂、抗氧剂、催化剂投入到搅拌机内搅拌3分钟，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成催化剂母料，其中聚乙烯4重量份数，润滑剂、抗氧剂分别为0.33,0.33重量份数；③中绝缘层母料：将中绝缘层的组份聚乙烯、润滑剂、抗氧剂投入到搅拌机内搅拌，待混料温度达到55℃时结束混料，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成中绝缘层母料，其中聚乙烯为12重量份数，润滑剂、抗氧剂分别为0.33,0.33重量份数；
C：三层共挤管材的制备：采用共挤技术，将上述制备好的中绝缘层、外绝缘屏蔽层、内导体屏蔽层的母料分别混合均匀后在配有三层共挤模具的三台单螺杆挤出机在170℃下一次挤出成型三层共挤管材，其中绝缘层厚13.4±0.2mm，内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层厚1.3±0.1mm。三层共挤管材，可生产连续或断续的产品；
D:水交联：三层共挤管材浸泡在80℃以上的热水中或放置在水蒸气环境下,完成水解、缩合交联；
E:扩张：水交联好的三层共挤管材在150℃下，正压连续扩或烘箱断续扩，最终定型为2倍三层共挤热缩套管。
实施例6 三层共挤预制10-35kv绝缘管型母线的制备
选用铝管作为金属管导体1，外径100mm，管壁厚8mm，管长6000mm；
1）利用抛光工具，对铝管导体1表面毛刺进行处理，利用清洗设备对铝管导体1进行清洗，除去其表面的粉尘，最后再用干净的毛巾蘸丙酮或酒精清洗擦拭干净其表面；
2）将通过实施例5制备好的三层共挤热缩套管2热缩于处理好的铝管导体1外表面；
3）三层共挤热缩套管2外表面放入全长的接地屏3；
4）金属接地屏蔽层外表面再包覆外护套层4，可有效防止辐射、凝、露、霜、雨水及雾霾的进入。
上述步骤2）的三层共挤热缩套管2收缩于铝管导体1后的尺寸数据为：内导体屏蔽层21厚1.0mm ；中绝缘层22厚13.6mm ；外绝缘屏蔽层23厚1.0mm。
通过本实施例制备的三层共挤预制10-35kv绝缘管型母线，在规定的条件下进行试验，完全符合工频耐压1min无击穿和闪络；局部放电水平≤5PC；绝缘电阻>10000MΩ/10M。
实施例7 辐照交联法制备三层共挤热缩套管
原料组成：内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层：聚乙烯（LDPE和LLDPE）120重量份数；导电功能性填料高结构炭黑 60重量份数；抗氧剂2重量份数；润滑剂（硅酮、硬脂酸和硬质酸锌）7重量份数。中绝缘层：橡胶EPDM 20重量份数；聚乙烯（LDPE和LLDPE）40重量份数；热塑性弹性体EVA 20重量份数；填料（纳米活化氢氧化镁和超细活化氢氧化铝）30重量份数；防老剂4重量份数；抗氧剂2重量份数；润滑剂（硅酮、硬脂酸和硬质酸锌）2重量份数；
三层共挤热缩套管的制备：
A：内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的母料制备：将内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的组份按混料两步法，首先投入聚乙烯、抗氧剂、润滑剂在搅拌机内低速搅拌，搅拌三分钟后再投入导电功能性填料，之后再高速搅拌，待混料温度达到55℃时结束混料，最后将均匀混好的物料投料到捏炼机中180-190℃密炼35min，之后经双螺杆造粒机制成内、外屏蔽层母料；
B：中绝缘层的母料制备：1）将组份橡胶在开炼机上打三角包开炼35分钟，之后6 次打包通薄片，再将薄片切条，切条后的物料停放24小时，最后再将薄条片切粒；2）混料，首先投入切好的橡胶颗粒、聚乙烯、热塑性弹性体、防老剂、润滑剂、抗氧剂在搅拌机内高速搅拌，搅拌3分钟后投入填料，再搅拌5分钟结束混料，最后将均匀混好的物料投料到捏炼机中175℃密炼35min，之后经双螺杆造粒机制成中绝缘层母料；
C：三层共挤管材的制备：采用共挤技术，将上述制备好的中绝缘层、外绝缘屏蔽层、内导体屏蔽层母料在配有三层共挤模具的三台单螺杆挤出机在190℃下一次挤出成型三层共挤管材，中绝缘层厚5.6±0.2mm，内、外屏蔽层厚1.3±0.1mm；
D、辐照交联：三层共挤管材在≥5.0MeV能量电子加速器辐射交联。
E、扩张步骤：辐射交联后的三层共挤管材在155℃下，正压连续扩或烘箱断续扩，最终定型为2倍三层共挤热缩套管。
实施例8：硅烷交联法制备三层共挤热缩套管
原料组成：
内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层：聚乙烯（LDPE和LLDPE）120重量份数；导电功能性填料高结构炭黑 60重量份数；抗氧剂2重量份数；润滑剂（硅酮、硬脂酸和硬质酸锌）7重量份数；硅烷交联剂A151 3重量份数；引发剂DCP 0.2重量份数；催化剂DBTDL 1.0重量份数。中绝缘层：橡胶EPDM 40重量份数；聚乙烯（LDPE和LLDPE）40重量份数；热塑性弹性体EVA 30重量份数；填料（纳米活化氢氧化镁和超细活化氢氧化铝）30重量份数；防老剂2重量份数，抗氧剂2重量份数；润滑剂（硅酮、硬脂酸和硬质酸锌）2重量份数；硅烷交联剂A151 3重量份数；引发剂DCP 0.2重量份数；催化剂DBTDL 1.0重量份数。
A：内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的母料制备：①硅烷接枝母料：将内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的组份聚乙烯、引发剂、硅烷交联剂、抗氧剂、润滑剂投入到搅拌机内搅拌4分钟，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成硅烷接枝母料，其中聚乙烯24重量份，氧化剂0.67重量份，润滑剂2.33重量份；②催化剂母料：将内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的组份聚乙烯、热塑性弹性体、催化剂、抗氧剂、润滑剂投入到搅拌机内搅拌3分钟，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成催化剂母料，其中聚乙烯24重量份，氧化剂0.67重量份，润滑剂2.33重量份；③导电母料：将内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的组份聚乙烯、导电功能性填料、抗氧剂、润滑剂投入到搅拌机内搅拌，待混料温度达到65℃时结束混料，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成导电母料，其中聚乙烯72重量份，氧化剂0.67重量份，润滑剂2.33重量份；
B：中绝缘层的母料制备：1）将中绝缘层的组份橡胶在开炼机上打三角包开炼40分钟，之后8 次打包通薄片，再将薄片切条，切条后的物料停放24小时，最后再将薄条片切粒；2）①硅烷接枝母料：将中绝缘层切好的组份橡胶颗粒、聚乙烯、热塑性弹性体、防老剂、润滑剂、抗氧剂、引发剂、硅烷交联剂投入到搅拌机内搅拌3分钟，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成硅烷接枝母料，其中橡胶颗粒、聚乙烯、热塑性弹性体分别为8,8,6重量份数，防老剂、润滑剂、抗氧剂分别为0.67，0.67,0.67重量份数；②催化剂母料：将中绝缘层切好的组份橡胶颗粒、聚乙烯、热塑性弹性体、润滑剂、防老剂、抗氧剂、催化剂投入到搅拌机内搅拌3-5分钟，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成催化剂母料，其中橡胶颗粒、聚乙烯、热塑性弹性体分别为8,8,6重量份数，防老剂、润滑剂、抗氧剂分别为0.67,0.67,0.67重量份数；③中绝缘层母料：将中绝缘层切好的组份橡胶颗粒、聚乙烯、热塑性弹性体、防老剂、润滑剂、抗氧剂、填料投入到搅拌机内搅拌，待混料温度达到60℃时结束混料，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成中绝缘层母料，其中橡胶颗粒、聚乙烯、热塑性弹性体分别为24,24,18重量份数，防老剂、润滑剂、抗氧剂分别为0.67，0.67，0.67重量份数；
C：三层共挤管材的制备：采用共挤技术，将上述制备好的中绝缘层、外绝缘屏蔽层、内导体屏蔽层的母料分别混合均匀后在配有三层共挤模具的三台单螺杆挤出机在200℃下一次挤出成型三层共挤管材，其中绝缘层厚13.4±0.2mm，内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层厚1.3±0.1mm。三层共挤管材，可生产连续或断续的产品；
D:水交联：三层共挤管材浸泡在80℃以上的热水中或放置在水蒸气环境下,完成水解、缩合交联；
E:扩张：水交联好的三层共挤管材在180℃下，正压连续扩或烘箱断续扩，最终定型为2倍三层共挤热缩套管。
实施例9 三层共挤预制10-35kv绝缘管型母线的制备
选用铜管作为金属管导体1，外径100mm，管壁厚8mm，管长6000mm；
1）利用抛光工具，对铜管导体1表面毛刺进行处理，利用清洗设备对铜管导体1进行清洗，除去其表面的粉尘，最后再用干净的毛巾蘸丙酮或酒精清洗擦拭干净其表面；
2）将通过实施例8制备好的三层共挤热缩套管2热缩于处理好的铜管导体1外表面；
3）三层共挤热缩套管2外表面放入全长的接地屏3；
4）金属接地屏蔽层外表面再包覆外护套层4，可有效防止辐射、凝、露、霜、雨水及雾霾的进入。
上述步骤2）的三层共挤热缩套管2收缩于铜管导体1后的尺寸数据为：内导体屏蔽层21厚1.0mm ；中绝缘层22厚13.5mm ；外绝缘屏蔽层23厚1.0mm。
通过本实施例制备的三层共挤预制10-35kv绝缘管型母线，在规定的条件下进行试验，完全符合工频耐压1min无击穿和闪络；局部放电水平≤5PC；绝缘电阻>10000MΩ/10M。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种10-35kV绝缘管型母线，其特征在于，所述管型母线为四层，由内向外依次为金属管导体层、三层共挤热缩套管层、金属接地屏蔽层、外防护套层；所述金属管导体层的金属管导体为铜、铝或其合金的一种；所述三层共挤热缩套管层包括内导体屏蔽层、中绝缘层、外绝缘屏蔽层。
2.根据权利要求1所述的一种10-35kV绝缘管型母线，其特征在于，所述三层共挤热缩套管层由如下重量份数的组分制成：其内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层由聚乙烯70-120 份，导电功能性填料40-60份，抗氧剂1-2份和润滑剂4-7份制成；中绝缘层由橡胶0-20 份，聚乙烯20-40份，热塑性弹性体0-20份，填料0-60份，防老剂0-4份，抗氧剂1-2份和润滑剂1-2份制成。
3.根据权利要求1所述的一种10-35kV绝缘管型母线，其特征在于，所述三层共挤热缩套管层由如下重量份数的组分制成：其内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层由聚乙烯70-120份，导电功能性填料40-60份，抗氧剂1-2份，润滑剂4-7份，硅烷交联剂0.5-3份，引发剂0.02-0.2份和催化剂0.3-1.0份制成；中绝缘层由橡胶0-40份，聚乙烯20-40份，热塑性弹性体0-40份，填料0-60份，防老剂0-4份，抗氧剂1-2份，润滑剂1-2份，硅烷交联剂0.5-3份，引发剂0.02-0.2份和催化剂0.3-1.0份制成。
4.根据权利要求2或3所述的一种10-35kV绝缘管型母线，其特征在于，所述聚乙烯为LDPE、LLDPE或HDPE中的一种或者任意几种的共混物，熔融指数0.2-2.0g/10min；所述橡胶为EPDM；所述热塑性弹性体为EVA, 熔融指数2-5g/10min；所述导电功能性填料为具有导电性能的高结构炭黑；所述抗氧剂为Ciba的IRGANOX B-215，其为受阻酚抗氧剂1010和有机亚磷酸酯168协效复合物；所述润滑剂为硅酮、硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡中的任意几种的混合物；所述填料为纳米活化氢氧化镁、超细活化氢氧化铝、超细活化碳酸钙、超细滑石粉中的任意几种的混合物；所述防老剂为橡胶防老剂RD。
5.根据权利要求3所述的一种10-35kV绝缘管型母线，其特征在于，所述硅烷交联剂为乙烯基三甲氧基硅A171、乙烯基三乙氧基硅烷A151、乙烯基甲氧乙氧基硅烷A172中的任意一种；所述引发剂为过氧化二异丙苯DCP；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡DBTDL。
6.根据权利要求2所述的10-35kV绝缘管型母线，其特征在于，所述三层共挤热缩套管层的制备方法为：包括如下步骤，
1）内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的母料制备：将内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的组份按混料两步法，首先投入聚乙烯、助剂在搅拌机内低速搅拌，搅拌3-5min后再投入导电功能性填料，之后再高速搅拌，待混料温度达到55-65℃时结束混料，最后将均匀混好的物料投料到捏炼机中160-200℃密炼35min，之后经双螺杆造粒机制成内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层母料；
2）中绝缘层的母料制备：a）将中绝缘层的组份橡胶在开炼机上打三角包开炼30-40min，之后5-8 次打包通薄片，再将薄片切条，切条后的物料停放24h，最后再将薄条片切粒；
b）混料，首先投入切好的橡胶颗粒、聚乙烯、防老剂、润滑剂、抗氧剂在搅拌机内高速搅拌，搅拌1-3min后再投入填料，之后再搅拌3-5min结束混料，最后将均匀混好的物料投料到捏炼机中150-170℃密炼35min，之后经双螺杆造粒机制成中绝缘层母料；
3）三层共挤管材的制备：采用共挤技术一次成型，即将中绝缘层、外绝缘屏蔽层、内导体屏蔽层制备好的母料在三层共挤模具的三台单螺杆挤出机中在160-200℃下一次挤出成型为三层共挤管材；
4）辐照交联：三层共挤管材在≥5.0MeV能量电子加速器辐射交联；
5）扩张步骤：交联好的三层共挤管材在150-180℃下，正压连续扩或烘箱断续扩，最终定型为2倍三层共挤热缩套管。
7.根据权利要求3所述的10-35kV绝缘管型母线，其特征在于，所述三层共挤热缩套管层的制备方法为：包括如下步骤，
1）内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的母料制备：①硅烷接枝母料：将所述内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的组份聚乙烯、引发剂、硅烷交联剂、抗氧剂、润滑剂投入到搅拌机内搅拌3-5min，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成硅烷接枝母料；②催化剂母料：将所述内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的组份聚乙烯、催化剂、抗氧剂、润滑剂投入到搅拌机内搅拌3-5min，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成催化剂母料；③导电母料：将所述内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的组份聚乙烯、导电功能性填料、抗氧剂、润滑剂投入到搅拌机内搅拌，待混料温度达到55-65℃时结束混料，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成导电母料；
2）中绝缘层的母料制备：
a)将所述中绝缘层的组份橡胶在开炼机上打三角包开炼30-40min，之后5-8 次打包通薄片，再将薄片切条，切条后的物料停放24h，最后再将薄条片切粒；
b)硅烷接枝母料：将所述中绝缘层切好的组份橡胶颗粒、聚乙烯、热塑性弹性体、防老剂、润滑剂、抗氧剂、引发剂、硅烷交联剂投入到搅拌机内搅拌3-5min，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成硅烷接枝母料；
c)催化剂母料：将所述的中绝缘层的组份橡胶颗粒、聚乙烯、热塑性弹性体、防老剂、润滑剂、抗氧剂、催化剂投入到搅拌机内搅拌3-5min，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成催化剂母料；
d)中绝缘层母料：将所述中绝缘层切好的组份橡胶颗粒、聚乙烯、热塑性弹性体、防老剂、润滑剂、抗氧剂、填料投入到搅拌机内搅拌，待混料温度达到55-65℃时结束混料，最后将均匀混好的物料投料到双螺杆造粒机，最终制成中绝缘层母料:
3）三层共挤管材的制备：采用共挤技术，将制备好的中绝缘层、外绝缘屏蔽层、内导体屏蔽层母料混合均匀后在配有三层共挤模具的三台单螺杆挤出机在160-200℃下一次挤出成型为三层共挤管材；
4）水交联：三层共挤管材浸泡在80℃以上的热水中或放置在水蒸气环境下,完成水解、缩合交联；
5）扩张步骤：交联好的三层共挤管材在150-180℃下，正压连续扩或烘箱断续扩，最终定型为2倍三层共挤热缩套管。
8.根据权利要求7所述的10-35kV绝缘管型母线，其特征在于，步骤1）所述内导体屏蔽层和外绝缘屏蔽层的母料制备中，在硅烷接枝母料、催化剂母料和导电母料中聚乙烯的用量比为2:2:6；在硅烷接枝母料、催化剂母料和导电母料中抗氧剂和润滑剂的用量比分别为1:1:1和1:1:1。
9.根据权利要求7所述的10-35kV绝缘管型母线，其特征在于，步骤2）所述中绝缘层的母料制备中，在硅烷接枝母料、催化剂母料和中绝缘层母料中橡胶颗粒、聚乙烯以及热塑性弹性体的用量比分别为2:2:6、2:2:6和2:2:6；在硅烷接枝母料、催化剂母料和中绝缘层母料中防老剂、润滑剂和抗氧剂的用量比分别为1:1:1、1:1:1和1:1:1。
10.一种10-35kV绝缘管型母线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，
1）金属管导体加工：选用铜、铝或其合金的一种作为金属管导体，清洗除去金属管导体表面粉尘，再对其进行表面抛光处理，最后再用丙酮或酒精清洗擦拭干净；
2）三层共挤热缩套管热缩于处理好的金属管导体外表面；
3）三层共挤热缩套管外表面做金属接地屏蔽层；
4）金属接地屏蔽层外表面包覆外护套层。
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