CN106601360B - 一种盾构机屏蔽高压电缆及其制备方法 - Google Patents

一种盾构机屏蔽高压电缆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种盾构机屏蔽高压电缆及其制备方法，该电缆包括缆芯，所述的缆芯由三根动力线芯、两根地线芯以及一根多模光纤绞合而成；在缆芯的空隙处填充半导电橡皮填充条，在缆芯外挤包包带层，在半导电无纺布带外挤包高阻燃氯化聚乙烯橡皮内护套，在高阻燃橡皮内护套挤包浸胶聚酯线绳编织而成的加强层，最后在电缆最外层挤包耐寒阻燃高抗撕氯化聚乙烯橡皮外护套。该电缆用于隧道掘进超大型专用设备盾构机的电源连接，具备优异的屏蔽性能，阻燃，耐低温、弯曲寿命长等性能，并保持电缆顺畅输送电力，满足盾构机在隧道、地下工程施工等恶劣的环境中正常运转。

Description

一种盾构机屏蔽高压电缆及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种盾构机屏蔽高压电缆及其制备方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展，城市轨道交通建设也持续升温，截止到2010年5月，我国十大城市地铁运营总里程为1039公里，已批复获准兴建的27座城市，2016年年底前拟建92条线路，总长度2677公里。据预测，2020年，我国将有36个城市拥有地铁，城市轨道交通累计营业里程将达到11042公里。可见，未来5-10年，将迎来地铁的发展高峰期。盾构机作为主要用于地下隧道工程的必备自动化机械设备，其需求量也日益增长，这也将带动盾构机电缆的市场需求。
盾构机作为当今世界最先进的隧道掘进超大型专用设备，我国大约有85%的盾构掘进机依赖进口，欧洲和日本等公司的盾构机在中国盾构掘进机市场上占主导地位。为了尽快改变这种被动局面，目前，上海隧道、北方重工、中铁隧道、三一重工、徐工、厦工等企业，拥有了生产基地，强化了自主研发能力，不断取得成果，已经能够生产具有自主知识产权的盾装装备，国产盾构机也需要性能优良的盾构机电缆与之配套，为此，研究一种盾构机屏蔽高压电缆是盾构掘进机发展的需要，也代表了轨道交通电缆产品的发展方向，盾构机电缆的屏蔽性能，阻燃，耐低温、弯曲寿命、智能控制，对提高盾构机设备的安全性能、进一步保障隧道工程安全生产，必将起到十分重要的作用。
城市轨道交通建设发展，盾构机械的现代化，使得高品位、优质的盾构机专用电缆担任起了重要的角色，为此，开发一种盾构机屏蔽高压电缆，来替代进口盾构机电缆，同时满足轨道交通用盾构机电缆的阻燃、耐弯曲、耐低温、使用寿命长就显得尤为必要，而对盾构机屏蔽高压电缆的导体屏蔽层材料、绝缘层材料、绝缘屏蔽层材料和内外护套材料的研究开发，以及电缆护套加强层结构设计是盾构机屏蔽高压电缆的关键。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种盾构机屏蔽高压电缆，该电缆用于隧道掘进超大型专用设备盾构机的电源连接，具备优异的屏蔽性能，阻燃，耐低温、弯曲寿命长等性能，并保持电缆顺畅输送电力，满足盾构机在隧道、地下工程施工等恶劣的环境中正常运转。
本发明还提供了该电缆的制备方法。
本发明所述的一种盾构机屏蔽高压电缆，包括缆芯，所述的缆芯由三根动力线芯、两根地线芯以及一根多模光纤绞合而成；在缆芯的空隙处填充半导电橡皮填充条，在缆芯外挤包包带层，在半导电无纺布带外挤包高阻燃氯化聚乙烯橡皮内护套，在高阻燃橡皮内护套挤包浸胶聚酯线绳编织而成的加强层，最后在电缆最外层挤包耐寒阻燃高抗撕氯化聚乙烯橡皮外护套。
进一步改进，所述的动力线芯由动力线导体以及通过悬链式三层共挤在动力线导体外的导体屏蔽层、乙丙橡皮绝缘层和绝缘屏蔽层构成。
进一步改进，所述的地线芯由地线芯导体以及挤包在地线芯导体外的以三元乙丙为基料无卤半导电橡皮的半导电层构成。
进一步改进，所述的导体屏蔽层由三元乙丙为基料的交联型半导电屏蔽橡皮挤制而成，体积电阻率≤100Ω·cm。
进一步改进，所述的绝缘屏蔽层由醋酸乙烯共聚物和丁腈橡胶为基料的可剥离交联型半导电屏蔽橡皮挤制而成，体积电阻率≤100Ω·cm。
进一步改进，所述绝缘层由以三元乙丙为基料的交联型中压乙丙绝缘橡皮挤制而成，介质损耗tanδ最大值为400×104，体积电阻率最小值为5×1015 Ω·cm。
进一步改进，所述的绕包层由一层半导电带和一层无纺布带重叠绕包而成。
一种盾构机屏蔽高压电缆的制备方法，包括如下步骤：
1）首先通过密炼机将导体屏蔽层、乙丙绝缘层、绝缘屏蔽层、内护套、外护套的橡胶原材料分别加工成满足连硫挤出的混炼胶橡皮；
2）在动力线芯导体外通过悬链式三层共挤的连硫挤橡生产线分层一次成形，一次挤出导体屏蔽层、乙丙橡皮绝缘层和绝缘屏蔽层，挤出温度控制在70℃～90℃，生产线速控制在5～10米/分钟，挤出后线芯在密闭的蒸汽管道加热连续硫化，蒸汽管道气压控制在0.9MPa～1.2MPa；硫化后再经过水冷管道冷却形成动力线芯，冷却段水温度控制在30℃～50℃；
3）将绞合好的地线芯导体在单层连硫生产线挤包一层以三元乙丙为基料无卤半导电橡皮，挤出温度控制在70℃-80℃，生产线速控制在10-15米/分钟，挤出后在密闭的蒸汽管道加热连续硫化，蒸汽管道气压控制在0.9MPa～1.2MPa；硫化后再经过水冷管道冷却形成地线芯，冷却段水温度控制在30℃～50℃；
4）然后用退扭式成缆机将挤包好三根动力线芯和挤包半导电层的二根地线芯、一根多模光纤绞合为成缆线芯，地线芯、多模光纤位于动力线芯的间隙中，成缆节距控制范围为20～25倍的成缆外径；并在成缆间隙中密实填充无卤半导电橡皮填充条；
5）然后在缆芯外重叠绕包一层半导电带和一层无纺布，搭盖率20%～25%；
6）然后在电缆无纺布带外通过悬链式连硫挤橡生产线挤包阻燃氯化聚乙烯内护套橡皮，挤出温度控制在75℃～88℃，生产线速控制在5～8米/分钟，线芯在密闭的蒸汽管道加热连续硫化，蒸汽管道气压控制在0.5MPa～0.7MPa；硫化后再经过水冷管道冷却，冷却段水温度控制在30℃～50℃；内护套橡皮采用半硫化形式—即橡皮处于半交联状态；
7）然后在电缆内护套外编织浸胶聚酯线绳，使之嵌入内护套表层；
8）最后在电缆浸胶聚酯线绳编织层外通过悬链式连硫挤橡生产线挤包耐寒阻燃高抗撕氯化聚乙烯橡皮，挤出温度控制在75℃～88℃，生产线速控制在5～8米/分钟，线芯在密闭的蒸汽管道加热连续硫化，蒸汽管道气压控制在0.9MPa～1.2MPa；硫化后再经过水冷管道冷却，冷却段水温度控制在30℃～50℃。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
本发明导体屏蔽橡皮和绝缘屏蔽橡皮的体积电阻率≤100Ω·cm；绝缘层采用三元乙丙为基料的交联型中压乙丙绝缘橡皮，乙丙绝缘橡皮的体积电阻率最小值为5×1015Ω·cm，乙丙绝缘橡皮的介质损耗tanδ（95～100℃）最大值为400×104。内护套采用阻燃氯化聚乙烯高橡皮，氧指数≥36，外护套层采用耐寒阻燃高抗撕氯化聚乙烯橡皮，其抗张强度≥11MPa，断裂伸长率≥300%，抗撕≥7.0N/mm，氧指数≥34，耐低温可达-40℃，可以满足各种恶劣环境温度下施工需求。并且，通过对电缆内护套、加强层和外护套的创新设计：内护套采用半硫化挤出工艺，使编织浸胶聚酯线绳完全嵌入内护套的表层，内护套在外护套挤出时再进一步硫化，这样电缆的内护套、加强层和外护套有效结合在一起，形成一个整体，使电缆外护层的抗拉性、抗冲击性能大大提高，有效保证电缆在隧道、地下工程施工等恶劣的环境中工作时高强度的抗拉、抗冲击、反复弯曲等频繁移动，保证了电缆安全使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示的一种盾构机屏蔽高压电缆，包括缆芯，所述的缆芯由三根动力线芯、两根地线芯以及一根多模光纤12绞合而成；在缆芯的空隙处填充半导电橡皮填充条5，在缆芯外挤包包带层6，绕包层由一层半导电带和一层无纺布带重叠绕包而成；在无纺布带外挤包高阻燃氯化聚乙烯橡皮内护套7，在高阻燃橡皮内护套挤包浸胶聚酯线绳编织而成的加强层8，浸胶聚酯线绳的断裂强度＞1070N；最后在电缆最外层挤包耐寒阻燃高抗撕氯化聚乙烯橡皮外护套9。
其中，所述的动力线芯由动力线导体1以及通过悬链式三层共挤在动力线导体外的导体屏蔽层2、乙丙橡皮绝缘层3和绝缘屏蔽层4构成，导体屏蔽层由三元乙丙为基料的交联型半导电屏蔽橡皮挤制而成，体积电阻率≤100Ω·cm，绝缘屏蔽层由醋酸乙烯共聚物和丁腈橡胶为基料的可剥离交联型半导电屏蔽橡皮挤制而成，体积电阻率≤100Ω·cm，绝缘层由以三元乙丙为基料的交联型中压乙丙绝缘橡皮挤制而成，介质损耗tanδ最大值为400×104，体积电阻率最小值为5×1015 Ω·cm。
所述的地线芯由地线芯导体10以及挤包在地线芯导体外的以三元乙丙为基料无卤半导电橡皮的半导电层11构成。
实施例二
一种盾构机屏蔽高压电缆的制备方法，包括如下步骤：
1）首先通过密炼机将导体屏蔽层、乙丙绝缘层、绝缘屏蔽层、内护套、外护套的橡胶原材料分别加工成满足连硫挤出的混炼胶橡皮；
2）在动力线芯导体外通过悬链式三层共挤的连硫挤橡生产线分层一次成形，一次挤出导体屏蔽层、乙丙橡皮绝缘层和绝缘屏蔽层，挤出温度控制在70℃～90℃，生产线速控制在5～10米/分钟，挤出后线芯在密闭的蒸汽管道加热连续硫化，蒸汽管道气压控制在0.9MPa～1.2MPa；硫化后再经过水冷管道冷却形成动力线芯，冷却段水温度控制在30℃～50℃；
3）将绞合好的地线芯导体在单层连硫生产线挤包一层以三元乙丙为基料无卤半导电橡皮，挤出温度控制在70℃-80℃，生产线速控制在10-15米/分钟，挤出后在密闭的蒸汽管道加热连续硫化，蒸汽管道气压控制在0.9MPa～1.2MPa；硫化后再经过水冷管道冷却形成地线芯，冷却段水温度控制在30℃～50℃；
4）然后用退扭式成缆机将挤包好三根动力线芯和挤包半导电层的二根地线芯、一根多模光纤绞合为成缆线芯，地线芯、多模光纤位于动力线芯的间隙中，成缆节距控制范围为20～25倍的成缆外径；并在成缆间隙中密实填充无卤半导电橡皮填充条；
5）然后在缆芯外重叠绕包一层半导电带和一层无纺布，搭盖率20%～25%；
6）然后在电缆无纺布带外通过悬链式连硫挤橡生产线挤包阻燃氯化聚乙烯内护套橡皮，挤出温度控制在75℃～88℃，生产线速控制在5～8米/分钟，线芯在密闭的蒸汽管道加热连续硫化，蒸汽管道气压控制在0.5MPa～0.7MPa；硫化后再经过水冷管道冷却，冷却段水温度控制在30℃～50℃；内护套橡皮采用半硫化形式—即橡皮处于半交联状态；
7）然后在电缆内护套外编织浸胶聚酯线绳，使之嵌入内护套表层；
8）最后在电缆浸胶聚酯线绳编织层外通过悬链式连硫挤橡生产线挤包耐寒阻燃高抗撕氯化聚乙烯橡皮，挤出温度控制在75℃～88℃，生产线速控制在5～8米/分钟，线芯在密闭的蒸汽管道加热连续硫化，蒸汽管道气压控制在0.9MPa～1.2MPa；硫化后再经过水冷管道冷却，冷却段水温度控制在30℃～50℃。
本发明为一种额定电压6/10 kV乙丙绝缘盾构机橡套软电缆，型号：UGEFP-6/103*50+2*10+8FO(62.5/125)，尺寸如下：
1.主线导体 ： 50 mm2；
2.主线导体屏蔽：可交联半导电屏蔽橡皮， 标称厚度0.7mm
3.主线绝缘：10kV乙丙橡皮绝缘橡皮 ， 标称厚度4.5mm
4.主线绝缘屏蔽：可交联可剥离半导电屏蔽橡皮， 标称厚度0.7mm
5.地线导体：10 mm2；
6.地线半导电材料：可交联半导电屏蔽橡皮， 标称厚度4.0mm；
7.多模光纤组：8FO(62.5/125)；
8.内衬层：1层半导电带和1层无纺布重叠绕包；
9.内护套：阻燃氯化聚乙烯护套橡皮 标称厚度2.5mm；
10.加强层：48根浸胶聚酯线绳均匀分布在内护套上；
11.外护套：阻燃耐寒高抗撕氯化聚乙烯护套橡皮标称厚度5.5mm。
性能如下：
①动力线芯绝缘材料采用10kV乙丙橡皮绝缘胶，电缆导体长期工作温度达90℃，短路温度为250℃（持续时间≤5s）；
②耐压试验：电缆施加3.5UO的试验电压持续5min，电缆绝缘不击穿。
③局放试验：电缆施加1.73UO的试验电压持续，放电量≤10Pc。
④产品电缆弯曲试验（弯曲直径15(D+d)±5%，正反弯曲40次为一根循环，随后进行耐压21kV/5min,共5个循环），电缆不击穿。
⑤外护套刮磨试验:施加作用力210N，刮磨25次，护套内外表面无裂纹，随后的冲击电压（20kV，正、负极性各10次）电缆部击穿。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种盾构机屏蔽高压电缆的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）首先通过密炼机将导体屏蔽层、乙丙橡皮绝缘层、绝缘屏蔽层、内护套、外护套的橡胶原材料分别加工成满足连硫挤出的混炼胶橡皮；
2）在动力线芯导体外通过悬链式三层共挤的连硫挤橡生产线分层一次成形，一次挤出导体屏蔽层、乙丙橡皮绝缘层和绝缘屏蔽层，挤出温度控制在70℃～90℃，生产线速控制在5～10米/分钟，挤出后线芯在密闭的蒸汽管道加热连续硫化，蒸汽管道气压控制在0.9MPa～1.2MPa；硫化后再经过水冷管道冷却形成动力线芯，冷却段水温度控制在30℃～50℃；
3）将绞合好的地线芯导体在单层连硫生产线挤包一层以三元乙丙为基料的无卤半导电橡皮，挤出温度控制在70℃-80℃，生产线速控制在10-15米/分钟，挤出后在密闭的蒸汽管道加热连续硫化，蒸汽管道气压控制在0.9MPa～1.2MPa；硫化后再经过水冷管道冷却形成地线芯，冷却段水温度控制在30℃～50℃；
4）然后用退扭式成缆机将挤包好的三根动力线芯和挤包半导电层的二根地线芯、一根多模光纤绞合为成缆线芯，地线芯、多模光纤位于动力线芯的间隙中，成缆节距控制范围为20～25倍的成缆外径；并在成缆间隙中密实填充无卤半导电橡皮填充条；
5）然后在缆芯外重叠绕包一层半导电带和一层无纺布，搭盖率20%～25%；
6）然后在电缆无纺布外通过悬链式连硫挤橡生产线挤包阻燃氯化聚乙烯内护套橡皮，挤出温度控制在75℃～88℃，生产线速控制在5～8米/分钟，线芯在密闭的蒸汽管道加热连续硫化，蒸汽管道气压控制在0.5MPa～0.7MPa；硫化后再经过水冷管道冷却，冷却段水温度控制在30℃～50℃；内护套橡皮采用半硫化形式—即橡皮处于半交联状态；
7）然后在电缆内护套外编织浸胶聚酯线绳，使之嵌入内护套表层；
8）最后在电缆浸胶聚酯线绳编织层外通过悬链式连硫挤橡生产线挤包耐寒阻燃高抗撕氯化聚乙烯橡皮，挤出温度控制在75℃～88℃，生产线速控制在5～8米/分钟，线芯在密闭的蒸汽管道加热连续硫化，蒸汽管道气压控制在0.9MPa～1.2MPa；硫化后再经过水冷管道冷却，冷却段水温度控制在30℃～50℃。
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CN204884659U (zh) * 2015-08-07 2015-12-16 江苏中煤电缆有限公司 一种光纤复合盾构机用橡套软电缆

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