CN105097080A - 一种粘附氧化膜的低集肤效应电力电缆及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粘附氧化膜的低集肤效应电力电缆及其制造方法，属电缆领域。方法包括下述步骤，制得铜丝后，将铜丝扇形分隔股块并绞合；酸洗；水洗烘干；将铜丝构成的股块浸入铜氧化剂，使铜丝表面生成氧化膜；水洗烘干；分割导体成缆，交联电缆三层共挤，烘房脱气；绕包缓冲带、覆盖铝护套，涂覆沥青、双层挤包生成外护套；检测电缆性能。电缆包括若干条铜丝成股，铜丝由皱纹绝缘纸分为五个扇形股块，铜丝表面设有氧化膜，铜丝外覆盖有半导电包带，半导电包带外依次设有半导电内屏蔽、绝缘层、半导电外屏蔽、半导电缓冲阻水带、铝护套、沥青防腐层、外护套和导电层。铜丝表面的氧化膜可使铜丝相互绝缘，有效降低集肤效应，降低能源损耗。
Description
技术领域
本发明涉及电缆领域，特别是一种粘附氧化膜的低集肤效应电力电缆及其制造方法。
背景技术
目前国内外超高压、大容量输送电力，多采用1000mm2、1200mm2甚至更大截面到2500mm2的电缆，此种大截面电缆导体采用传统工艺制造，运行时内部极易产生涡流，导致导体温度上升，造成能量损耗。只有将大截面电缆导体制造成四、五及以上分割导体，并在分割股块间采用皱纹纸隔离，才能很好的解决和避免涡流损耗的问题。分割导体制造属于高难度技术，完全有别于传统之圆形绞线。
由于交流系统中集肤效应的存在，导致导体中的载流量并不是随电缆导体截面的增大而成正比例增加，而是当导体直径增大到一定程度时，集肤效应严重，导致导体的交流有效电阻即交流电阻会明显大于其直流电阻，因而单靠增大截面也就失去了其实用性和经济性。集肤效应会在每根导线中产生涡流，而且邻近效应也会在每根导线中产生涡流。因此，实际情况下不仅每根导线中存在涡流，导线间若未绝缘，导线间也会存在涡流。对电缆线路来说，集肤效应和邻近效应的存在将使电缆线芯的交流电阻增大，从而使电缆的允许载流量减小，也就是电缆浪费了很大部分输送电流。
为了最大限度地减轻因集肤效应引起的导体交流电阻增大，有效地减小导体的损耗发热，增加导体的载流量，就要将大截面导体分割成彼此绝缘的几部分即形成分割导体。我们采用的解决方案，通过选择分割导体最佳结构，进一步降低大截面高压电缆的能量损耗，提高电缆的载流量，导体结构中每根导线均绝缘。因为超大截面电缆导体如采用绞合压紧结构，导电在输电过程中的集肤效应系数将达到约54％；而若采用分割导体结构，集肤效应系数则会下降至约26％；若分割导体结构中每根导线均绝缘，导体的电热损耗则减小至8％。但是现有技术，如申请号为201410709241.3的中国专利，使每根导线，即铜丝相互绝缘时，造成导体的绞合外径增大，从而不能适用。
发明内容
本发明所要达到的目的是提供一种粘附氧化膜的低集肤效应电力电缆的制造方法，可有效降低电缆的集肤效应。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种粘附氧化膜的低集肤效应电力电缆的制造方法，包括下述顺序的步骤，(A)将若干作为导体的铜丝分隔股块并绞合股块内的铜丝；(B)对铜丝构成的股块表面进行酸洗，去除杂质；(C)使用清水洗去铜丝表面的残留酸液，然后烘干；(D)将铜丝构成的股块浸入铜氧化剂，使铜丝表面生成氧化膜；(E)使用清水洗去铜丝表面的残留铜氧化剂，然后烘干；(F)分割铜丝构成的股块并将股块绞合成铜缆，然后通过三层共挤生成交联电缆，并在烘房脱气处理；(G)在处理后的电缆外绕包缓冲带、覆盖铝护套，并涂覆沥青后双层挤包生成外护套。
在导体的扇形股块绞合后，对导体表面进行酸液清洗并烘干，然后浸入铜氧化剂氧化，在铜导体的每根铜丝单线的表面均形成了一层氧化铜(CuO)的氧化膜，后进入清洗并烘干，该保护膜粘附强度高，韧性好，厚度在0.5μm-1.0μm之间，不增加导体绞合外径。该氧化铜的体积电阻率约105Ω·cm，处于半导体体积电阻率的范围之内，但它的电阻率仍比铜导体高1011倍，可认为氧化铜能够给予铜单线之间足够的绝缘效果。在对高压电缆进行中间接头和终端接头时，该层氧化铜膜又很容易去除，甚至到导体内部，在进行导体连接时，只需将导体端头浸渍在弱酸或者还原溶液当中即可去除氧化膜。
进一步的，所述氧化膜为氧化铜膜，容易去除。
进一步的，所述氧化膜厚度为0.5μm-1.0μm，不增加导体绞合外径。
进一步的，使用皱纹绝缘纸分隔扇形股块，有利于结构稳定。
进一步的，扇形股块通过覆盖在表面的半导电包带定形。
进一步的，三层共挤生成的交联电缆包括半导电内屏蔽、绝缘层和半导电外屏蔽。半导体屏蔽层与绝缘层之间形成气隙，与被屏蔽的导体等电位并与绝缘层良好接触，避免在导体与绝缘层之间发生局部放电。
进一步的，所述缓冲带为半导电缓冲阻水带，有缓冲衬垫作用,并有阻水功能。
进一步的，所述铝护套通过挤包生成或氩弧焊生成，可承受电缆短路电流、径向防水并能承受抗侧压力。
进一步的，所述外护套包括导电层。
本发明同时公开了一种粘附氧化膜的低集肤效应电力电缆，包括若干条铜丝成股，成股的铜丝由皱纹绝缘纸分为五个扇形股块，铜丝表面设有氧化膜，成股的铜丝外覆盖有半导电包带，半导电包带外由内向外依次设有半导电内屏蔽、绝缘层、半导电外屏蔽、半导电缓冲阻水带、铝护套、沥青防腐层、外护套和导电层。
这种电缆由于每根铜丝导线相互间均绝缘，从而集肤效应低，防涡流集中效应，导体的电热损耗则减小至10％以下。
采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：
将铜丝浸入铜氧化剂后在铜丝表面生成的氧化膜可使铜丝相互绝缘，从而有效降低集肤效应，降低能源损耗。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明一种实施例的电缆示意图。
具体实施方式
实施例一
一种粘附氧化膜的低集肤效应电力电缆的制造方法，包括下述步骤，铜经过连退拉丝制得铜丝后，将若干作为导体的铜丝按扇形分隔股块并绞合股块内的铜丝，使用皱纹绝缘纸分隔扇形股块，有利于结构稳定，扇形股块通过覆盖在表面的半导电包带定形；对铜丝构成的扇形股块表面进行酸洗，去除杂质；使用清水洗去铜丝表面的残留酸液，然后烘干；将铜丝构成的股块浸入铜氧化剂，使铜丝表面生成氧化膜，铜氧化剂可以是过氧化氢(双氧水)等；使用清水洗去铜丝表面的残留铜氧化剂，然后烘干；分割铜丝构成的股块并将扇形的股块绞合成铜缆，然后通过三层共挤生成交联电缆，三层共挤生成的交联电缆包括半导电内屏蔽、绝缘层和半导电外屏蔽。半导体屏蔽层与绝缘层之间形成气隙，与被屏蔽的导体等电位并与绝缘层良好接触，避免在导体与绝缘层之间发生局部放电，在烘房脱气处理；在处理后的电缆外绕包缓冲带、覆盖铝护套，并涂覆沥青后双层挤包生成外护套，缓冲带为半导电缓冲阻水带，有缓冲衬垫作用,并有阻水功能，铝护套通过挤包生成或氩弧焊生成，可承受电缆短路电流、径向防水并能承受抗侧压力，外护套包括导电层；检测电缆性能。
在导体的扇形股块绞合后，对导体表面进行酸液清洗并烘干，然后浸入铜氧化剂氧化，在铜导体的每根铜丝单线的表面均形成了一层氧化铜(CuO)的氧化膜，后进入清洗并烘干，该保护膜粘附强度高，韧性好，厚度在0.5μm-1.0μm之间，不增加导体绞合外径。该氧化铜的体积电阻率约105Ω·cm，处于半导体体积电阻率的范围之内，但它的电阻率仍比铜导体高1011倍，可认为氧化铜能够给予铜单线之间足够的绝缘效果。在对高压电缆进行中间接头和终端接头时，该层氧化铜膜又很容易去除，甚至到导体内部，在进行导体连接时，只需将导体端头浸渍在弱酸或者还原溶液当中即可去除氧化膜。
实施例二
见图1，一种粘附氧化膜的低集肤效应电力电缆，包括若干条铜丝1成股，成股的铜丝1由皱纹绝缘纸3分为五个扇形股块，铜丝1表面设有氧化膜2，成股的铜丝1外覆盖有半导电包带4，半导电包带4外由内向外依次设有半导电内屏蔽5、绝缘层6、半导电外屏蔽7、半导电缓冲阻水带8、铝护套9、沥青防腐层10、外护套11和导电层12。这种电缆的由于每根铜丝1导线相互间均绝缘，从而集肤效应低，防涡流集中效应，导体的电热损耗则减小至10％以下。
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。
Claims (10)
1.一种粘附氧化膜的低集肤效应电力电缆的制造方法，其特征在于：包括下述顺序的步骤，
(A)将若干作为导体的铜丝分隔股块并绞合股块内的铜丝；
(B)对铜丝构成的股块表面进行酸洗，去除杂质；
(C)使用清水洗去步骤(B)中铜丝表面的残留酸液，然后烘干；
(D)将铜丝构成的股块浸入铜氧化剂，使铜丝表面生成氧化膜；
(E)使用清水洗去步骤(D)中铜丝表面的残留铜氧化剂，然后烘干；
(F)分割铜丝构成的股块并将股块绞合成铜缆，然后通过三层共挤生成交联电缆，并在烘房脱气处理；
(G)在处理后的电缆外绕包缓冲带、覆盖铝护套，并涂覆沥青后双层挤包生成外护套。
2.根据权利要求1所述的一种粘附氧化膜的低集肤效应电力电缆的制造方法，其特征在于：所述氧化膜为氧化铜膜。
3.根据权利要求2所述的一种粘附氧化膜的低集肤效应电力电缆的制造方法，其特征在于：所述氧化膜厚度为0.5μm-1.0μm。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种粘附氧化膜的低集肤效应电力电缆的制造方法，其特征在于：使用皱纹绝缘纸分隔扇形股块。
5.根据权利要求1-3任一所述的一种粘附氧化膜的低集肤效应电力电缆的制造方法，其特征在于：扇形股块通过覆盖在表面的半导电包带定形。
6.根据权利要求1-3任一所述的一种粘附氧化膜的低集肤效应电力电缆的制造方法，其特征在于：三层共挤生成的交联电缆包括半导电内屏蔽、绝缘层和半导电外屏蔽。
7.根据权利要求1-3任一所述的一种粘附氧化膜的低集肤效应电力电缆的制造方法，其特征在于：所述缓冲带为半导电缓冲阻水带。
8.根据权利要求1-3任一所述的一种粘附氧化膜的低集肤效应电力电缆的制造方法，其特征在于：所述铝护套通过挤包生成或氩弧焊生成。
9.根据权利要求1-3任一所述的一种粘附氧化膜的低集肤效应电力电缆的制造方法，其特征在于：所述外护套包括导电层。
10.一种粘附氧化膜的低集肤效应电力电缆，其特征在于：包括若干条铜丝(1)成股，成股的铜丝由皱纹绝缘纸(3)分为五个扇形股块，铜丝表面设有氧化膜(2)，成股的铜丝外覆盖有半导电包带(4)，半导电包带外由内向外依次设有半导电内屏蔽(5)、绝缘层(6)、半导电外屏蔽(7)、半导电缓冲阻水带(8)、铝护套(9)、沥青防腐层(10)、外护套(11)和导电层(12)。
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