CN106057295A - 一种超低温电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超低温电缆，包括至少一组屏蔽绝缘芯线，所述屏蔽绝缘芯线包括导体和依次包裹在所述导体外的半导电内屏蔽层、耐高压绝缘层、外半导电层和金属丝编织层；所述多芯屏蔽绝缘芯线均包裹在不锈钢丝总屏蔽层内，所述总屏蔽层外还包裹有外护层，所述耐高压绝缘层为挤出型FEP材质，所述导体为多股软铜导体采用小节距绞合而成，且每股软铜导体外均有金属镀层，该金属镀层的材质可以为锡或银等金属。通过选用FEP并合理利用其优点，使本发明提供的超低温电缆能满足比国外相同产品更苛刻的考核要求，更能满足‑200℃的环境下，最小弯曲半径≤0.4m，长期耐受10kV工作电压的苛刻使用要求。

Description

一种超低温电缆
技术领域
本发明涉及了一种电缆，尤其涉及了一种超低温电缆，属于特种电缆生产技术领域。
背景技术
超低温电缆通常指能耐-100℃以上低温的电缆，主要在氟利昂（～-160℃）、液化天然气（～-160℃）、液氮（～-200℃）、液氦（～-270℃）等环境下工作，属高技术产品。
随清洁能源液化天然气（LNG）的大量使用，以及我国第一艘16万立方LNG船下水后，又有多艘LNG船舶在设计及建造中，对超低温电缆形成了新的市场需求。但目前LNG船用超低温电缆市场全由国外产品占据，包括大型岸基存储罐、城市配送泵站所需的超低温电缆。这类超低温电缆因产品的技术难度大、准入门槛要求高，国内尚无企业掌握超低温电缆的相关技术，更无法提供合格产品。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种超低温电缆，通过选用FEP并合理利用其优点，解决电缆的耐超低温、最小弯曲半径≤0.4m及耐高压特性的关键技术问题，同时也解决了国外技术生产效率低，质量控制难的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种超低温电缆，包括至少一组屏蔽绝缘芯线，所述屏蔽绝缘芯线包括导体和依次包裹在所述导体外的半导电内屏蔽层、耐高压绝缘层、外半导电层和金属丝编织层；所述多芯屏蔽绝缘芯线均包裹在不锈钢丝总屏蔽层内，所述总屏蔽层外还包裹有外护层，所述耐高压绝缘层采用FEP材质低应力挤出，防止低温环境下电缆绝缘开裂导致电缆损坏，所述导体为多股软铜导体采用小节距绞合而成，且每股软铜导体外均设置有金属镀层，该金属镀层的材质可以为锡或银等金属。
前述的一种超低温电缆，其特征在于：所述半导电内屏蔽层采用半导电氟塑料带绕包或半导电氟塑料直接挤制。
前述的一种超低温电缆，其特征在于：所述外半导电层和金属丝编织层共同组成复合外屏蔽层，且所述外半导电层采用半导电氟塑料带绕包或半导电氟塑料直接挤制；所述金属丝编织层采用不锈钢丝编织，编织密度≥85%。
前述的一种超低温电缆，其特征在于：所述外护层的材质采用氟塑料FEP或PTFE带。
前述的一种超低温电缆，其特征在于：所述总屏蔽层内包裹有两组以上屏蔽绝缘芯线，且所述总屏蔽层采用不锈钢丝编织，编织密度≥85%。
本发明的有益效果是：
1、通过选用FEP并合理利用其优点，同时实现电缆的耐超低温、最小弯曲半径≤0.4m及耐高压特性，完全区别于目前国际上采用的TPFE薄膜带绕包技术，最小弯曲半径同样也优于国外技术的0.5m；
2、通过采用至少一组屏蔽绝缘芯线，其中导体为金属镀层多股绞合软铜导体，FEP/PTFE半导电内屏蔽层，一次低应力挤出型FEP绝缘层 ，以及FEP/PTFE外半导电层加不锈钢丝编织层组成的复合屏蔽层，FEP/PTFE外护层，使本发明的电缆具有如下优势：
（a）长期额定工作温度范围为：200～-200℃；
（b）长期额定工作电压：10kV；
（c）最小弯曲半径≤0.4m；
3、提高产品的生产效率，同时降低产品的质量控制难度，设定绕包带厚0.20mm，绕包平均速度1m/min；挤出平均速度5m/min；绝缘平均厚度3mm，经计算单绝缘的生产效率至少可提高37.5倍。
附图说明
图1是本发明一种超低温电缆的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种超低温电缆，包括至少一组屏蔽绝缘芯线，所述屏蔽绝缘芯线包括导体1和依次包裹在所述导体1外的半导电内屏蔽层2、耐高压绝缘层3、外半导电层4和金属丝编织层5；所述多芯屏蔽绝缘芯线均包裹在不锈钢丝总屏蔽层6内，所述总屏蔽层6外还包裹有外护层7。
耐高压绝缘层3为挤出型FEP材质，耐高压设计的氟塑料FEP绝缘层3，除依据FEP材质的耐电强度设计外，也应考虑减小FEP绝缘的内应力设计。绝缘挤制过程中常因拉伸出现取向内应力、厚壁绝缘快速冷却产生的内应力以及金属导体与FEP绝缘热胀系数相差大收缩不均匀而产生的内应力等。因此低应力设计主要包括： FEP材料的拉伸比、挤出速度、挤出后的冷却速度等，要设计得比常规来的低。保证低温条件下的耐高压、耐弯曲，同时大幅提高产品的生产效率，降低产品生产的质量控制难度。
所述导体1为多股软铜导体绞合而成，且每股软铜导体外均有金属镀层，该金属镀层的材质可以为锡或银等金属。所述绞合导体采用多股小节距绞合的柔性设计，进一步提高低温下电缆的耐弯曲性能，实现最小弯曲半径≤0.4m。软铜导体单丝外径通常可依据电缆截面大小控制在0.1～0.5mm之间，采用小节距方式绞合，以提高绞合导体的整体柔软性；同时降低电缆绝缘挤制时的内应力以及电缆弯曲中绝缘遭受的挤压应力，实现挤出型FEP绝缘料可用于超低温电缆。
所述半导电内屏蔽层2采用半导电FEP薄层挤出外还可采用半导电PTFE带绕包，以提高电缆的耐高压性能，同时也满足电缆的柔性设计要求。
采用氟塑料FEP/PTFE外半导电层4加金属丝编织层5共同组成的复合外屏蔽层，外半导电层4除采用半导电FEP薄层挤出外还可采用PTFE半导电带绕包，以满足电缆的整体柔软性要求，同时还可提高电缆的整体耐电性能。金属丝编织层5采用不锈钢丝编织而成，不锈钢丝单丝直径通常控制在0.1～0.5mm之间，编制密度≥85%，可获得合适的电缆柔软性。
当屏蔽绝缘芯线达到2组及以上时，金属丝总屏蔽层6采用不锈钢丝编织而成，不锈钢丝单丝直径通常控制在0.2～1mm之间，编制密度≥85%，以满足电缆的柔性设计要求。
包覆金属丝总屏蔽层6外的氟塑料外护层7，采用FEP挤出或PTFE带绕包。并相应控制外护层的厚度，使整根电缆符合柔性设计要求。
综上所述，本发明提供的一种可用于超低温环境下的高压电缆，通过小外径导体单丝、小节距绞合导体；薄外半导电层；减应力耐高压FEP绝缘设计；小外径单丝不锈钢编织屏蔽等材质的恰当选择和相匹配的结构设计，使本发明的电缆能够长期工作于200～-200℃，额定工作电压10kV，最小弯曲半径≤0.4m的苛刻环境，包括氟利昂环境。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。

Claims (5)

1.一种超低温电缆，其特征在于：包括至少一组屏蔽绝缘芯线，所述屏蔽绝缘芯线包括导体（1）和依次包裹在所述导体（1）外的半导电内屏蔽层（2）、耐高压绝缘层（3）、外半导电层（4）和金属丝编织层（5）；所述多芯屏蔽绝缘芯线均包裹在不锈钢丝总屏蔽层（6）内，所述总屏蔽层（6）外还包裹有外护层（7），所述耐高压绝缘层（3）采用FEP材质低应力挤出，防止低温环境下电缆绝缘开裂导致电缆损坏，所述导体（1）为多股软铜导体采用小节距绞合而成，且每股软铜导体外均有金属镀层，该金属镀层的材质可以为锡或银等金属。
2.根据权利要求1所述的一种超低温电缆，其特征在于：所述半导电内屏蔽层（2）采用半导电氟塑料带绕包或半导电氟塑料直接挤制。
3.根据权利要求2所述的一种超低温电缆，其特征在于：所述外半导电层（4）和金属丝编织层（5）共同组成复合外屏蔽层，且所述外半导电层（4）采用半导电氟塑料带绕包或半导电氟塑料直接挤制；所述金属丝编织层（5）采用不锈钢丝编织，编织密度≥85%。
4.根据权利要求3所述的一种超低温电缆，其特征在于：所述外护层（7）的材质采用氟塑料FEP或 PTFE带。
5.根据权利要求4所述的一种超低温电缆，其特征在于：所述总屏蔽层（6）内包裹有两组以上屏蔽绝缘芯线，且所述总屏蔽层（6）采用不锈钢丝编织，编织密度≥85%。
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