CN107017053B - 一种水密性防腐电力电缆及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水密性防腐电力电缆及其制造方法。所述电力电缆包括缆芯，所述缆芯主要由多股绝缘导体组成，每股绝缘导体主要由导体和包覆在导体外的绝缘层组成，绝缘导体的导体为实芯的单根铝合金导体结构，导体上包覆有导体阻水层；所述缆芯的外围由内而外依次包覆有缆芯阻水层、防护层、铠装层、石墨烯‑沥青层、阻水隔离层、阻燃层和护套层。本发明能够在水域环境和/或潮湿环境中长效、稳定、可靠、安全的服役，实用性强。

Description

一种水密性防腐电力电缆及其制造方法
技术领域
本发明涉及电力电缆，具体是一种水密性防腐电力电缆、以及该电缆的制造方法，该电缆特别适宜在水域环境和/或潮湿环境中使用。
背景技术
电力电缆作为电力输送电缆，其根据作业环境或电缆架设路线，难免需要铺设、应用于水域环境（例如河底或海底）和/或潮湿环境中。然而，水域环境和/或潮湿环境中的主要成分-水对电缆的危害性是比较大的、甚至是致命的；所以，应用于水域环境和/或潮湿环境中的电缆必须要考虑电缆的防水性及防腐性。
常规的防水、防腐电力电缆主要是通过在缆芯外围设置功能结构的阻水层和防腐护套实现的。此结构的防水、防腐电力电缆不仅其外部功能结构单一、效果差，而且其导体在服役过程中存在吸潮或吸水的可能性，这是因为，该电缆的缆芯是由多股绝缘导体绞合而成，每股绝缘导体是由多根金属丝绞合而成的导体和包覆导体的绝缘层组成，金属丝绞合而成的导体内具有若干可吸潮或吸水的微型孔隙。由此可见，现有常规的防水、防腐电力电缆其存在防水性和防腐性差、不可靠的技术问题。
中国专利文献公开了名称为“一种防海水腐蚀综合护套电力电缆”（公开号：CN20444096，公开日：2015年7月1日）的技术，该技术是以截面呈扇形的绝缘导体成型缆芯，在缆芯外依次包覆阻水带、铝塑复合带和护套层成型电缆成品。该技术所成型电缆虽然具有一定的挡潮防水特点，但其防腐性能差，这主要表现在其缆芯绝缘导体的导体成型结构上-导体的抗氧化和抗腐蚀性能不足，以及缆芯外部的功能结构上-功能结构缺乏对应的防腐能力。可见，该技术虽具有一定的防水功能，但其防腐性能差，不能满足在水域环境和/或潮湿环境中长效、稳定、可靠、安全的服役要求，实用性差。
发明内容
本发明的技术目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种具有优异水密性和防腐性、能够在水域环境和/或潮湿环境中长效、稳定、可靠、安全服役的水密性防腐电力电缆，及该电缆的制造方法。
本发明实现其技术目的所采用的技术方案是：一种水密性防腐电力电缆，包括缆芯，所述缆芯主要由多股绝缘导体组成，每股绝缘导体主要由导体和包覆在导体外的绝缘层组成，所述绝缘导体的导体为实芯的单根铝合金导体结构，所述导体上包覆有导体阻水层；所述缆芯的外围由内而外依次包覆有缆芯阻水层、防护层、铠装层、石墨烯-沥青层、阻水隔离层、阻燃层和护套层。
作为优选方案之一，所述绝缘导体的导体的截面为扇形、瓦形或圆形结构。进一步的，所述绝缘导体的导体的截面为扇形或瓦形结构。
作为优选方案之一，所述导体阻水层为绕包在导体上的绝缘级吸湿膨胀性阻水带结构。进一步的，所述导体阻水层为重叠绕包结构。
作为优选方案之一，所述绝缘导体的绝缘层为挤塑成型的交联聚乙烯绝缘材料结构。
作为优选方案之一，所述缆芯内填充有软胶条结构的填充胶。进一步的，所述缆芯为多股绝缘导体与至少一根填充胶以绞合结构成型，所述填充胶填充在多股绝缘导体的绞合间隙内。
作为优选方案之一，所述缆芯阻水层为绕包在缆芯上的防护级吸水膨胀性阻水带结构。进一步的，所述缆芯阻水层为重叠绕包结构。
作为优选方案之一，所述防护层为挤塑成型的MDPE护套材料结构。
作为优选方案之一，所述铠装层为束绕而成的铝合金扁线铠装层结构。
作为优选方案之一，所述石墨烯-沥青层为涂层结构。进一步的，所述石墨烯-沥青层的厚度为0.15mm。
作为优选方案之一，所述阻水隔离层为绕包在石墨烯-沥青层上的防护级吸水膨胀性阻水带结构。进一步的，所述阻水隔离层为重叠绕包结构。
作为优选方案之一，所述阻燃层为绕包在阻水隔离层上的阻燃棉布带结构。进一步的，所述阻燃层为重叠绕包结构。
作为优选方案之一，所述护套层为挤塑成型的HDPE护套材料结构。
一种上述水密性防腐电力电缆的制造方法，包括下列顺序步骤：
步骤1. 将软铝合金杆通过压延机挤压成设计要求的截面结构，再经退火制成实芯的铝合金导体；
步骤2. 在铝合金导体上绕包绝缘级吸湿膨胀性阻水带，在铝合金导体上形成导体阻水层；
步骤3. 在步骤2的铝合金导体上挤包绝缘层，形成实芯的单根铝合金导体结构的绝缘导体；
步骤4. 根据设计要求，将多股绝缘导体成型为缆芯；
步骤5. 根据设计要求，在缆芯上依序进行缆芯阻水层、防护层、铠装层、石墨烯-沥青层、阻水隔离层、阻燃层和护套层的成型作业。
作为优选方案之一，步骤1中，挤压成的铝合金导体的截面为扇形、瓦形或圆形结构。进一步的，所述铝合金导体的截面为扇形或瓦形结构。
作为优选方案之一，步骤3中，挤包的绝缘层为交联聚乙烯绝缘材料。
作为优选方案之一，步骤4中，所述缆芯的成型是将多股绝缘导体连同至少一根软胶条结构的填充胶绞合而成，在绞合过程中，所述填充胶经烘烤加热处理，烘烤加热温度为120～130℃。
作为优选方案之一，步骤5中，缆芯阻水层的成型作业是，将防护级的吸水膨胀性阻水带绕包在缆芯的外壁上。进一步的，所述阻水带的绕包为重叠绕包方式。
作为优选方案之一，步骤5中，防护层的成型作业是，将MDPE护套材料挤塑成型在缆芯阻水层的外壁上。
作为优选方案之一，步骤5中，铠装层的成型作业是，以挤压或拉拨工艺将铝合金制成梯形结构的扁单线，再将铝合金扁单线束绕在防护层的外壁上。
作为优选方案之一，步骤5中，石墨烯-沥青层的成型作业是，在沥青液中添加质量≤0.5%的石墨烯后调匀形成沥青防腐液，将沥青防腐液涂覆于铠装层的外壁上、使沥青防腐液将铠装层的外壁上的间隙填充满。进一步的，石墨烯-沥青层的厚度为0.15mm。
作为优选方案之一，步骤5中，所述阻水隔离层的成型作业是，将护套级的吸水膨胀性阻水带绕包在石墨烯-沥青层的外壁上。进一步的，所述阻水隔离层的绕包为重叠绕包方式。
作为优选方案之一，步骤5中，阻燃层的成型作业是，将阻燃棉布带绕包在阻水隔离层的外壁上。进一步的，所述阻燃棉布带的绕包为重叠绕包方式。
作为优选方案之一，步骤5中，护套层的成型作业是，将HDPE护套材料挤塑成型在阻燃层的外壁上。
本发明的有益技术效果：
1. 本发明一方面，以实芯的单根铝合金导体成型绝缘导体，从而杜绝导体因非实芯的微型空隙结构而存在的吸水和吸潮的技术问题，水密性好，同时亦提高了导体的载流量、抗氧化和抗腐蚀能力，防腐性好；本发明另一方面，在缆芯的外部形成了相互协同配合的缆芯阻水层、防护层、铠装层、石墨烯-沥青层、阻水隔离层、阻燃层和护套层，这些功能结构不仅能够有效地减轻了电缆的成型质量，而且能够有效、可靠地增强其水密性，还能够有效、可靠地大幅提高抗氧化和抗腐蚀能力，又能够可靠、稳定地兼顾感应电流的及时传输能力、使得电力传输的安全性和可靠性有效提高；综前所述，本发明的电缆能够在水域环境和/或潮湿环境中长效、稳定、可靠、安全的服役，实用性强；
2. 本发明缆芯中的填充胶在不增加电缆整体结构体积的前提下，能够将缆芯的各绝缘导体之间的间隙有效、可靠地填满、封堵，这尤其在各绝缘导体的绞合结构中更为明显，进一步增强了其水密性；
3. 本发明的铠装层结构使得铠装层自身的结构紧密且紧凑，其一方面能够有效减小电缆的成型重量和外径尺寸，有利于铺设、安装的便利性；另一方面具有良好的抗氧化和抗腐蚀能力，同时能够有效地避免涡流损耗的产生，进而使得电缆具有优异的传输容量。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
图中代号含义：1—导体；2—导体阻水层；3—绝缘层；4—填充胶；5—缆芯阻水层；6—防护层；7—铠装层；8—石墨烯-沥青层；9—阻燃层；10—护套层。
具体实施方式
本发明为电力电缆，具体是一种水密性和防腐性优异、特别适合在包括海底在内的水域铺设的电力电缆。下面以多个实施例对本发明的技术内容进行详细说明，其中实施例1结合附图进行详细、具体的说明，其它实施例未单独绘图，但主体技术点可参照实施例1的附图。
实施例1
参见图1所示，本发明包括缆芯，缆芯的外围由内而外依次包覆有缆芯阻水层5、防护层6、铠装层7、石墨烯-沥青层8、阻水隔离层（图中未示出）、阻燃层9和护套层10。
其中，缆芯主要由三股绝缘导体和一根填充胶4组成。每股绝缘导体主要由导体1和包覆在导体1外的绝缘层3组成，该绝缘层3为挤塑成型的交联聚乙烯绝缘材料结构；绝缘导体的导体1为实芯的单根铝合金导体结构，其截面呈圆形夹角约120°的扇形状，即它是由一根铝合金杆挤压成型、在截面上不存在其它任何组拼结构；导体1上包覆有导体阻水层2，该导体阻水层2为绕包在导体1上的绝缘级吸湿膨胀性阻水带结构，阻水带的绕包为重叠绕包结构。填充胶4为软胶条结构；填充胶4的耐温等级与绝缘层3一致。前述三股绝缘导体和填充胶4以绞合结合成型为缆芯，柔性的软胶条结构填充胶4填充满缆芯的绞合间隙；三股扇形结构的绝缘导体周向组成360°圆形截面。
缆芯阻水层5为绕包在缆芯上的防护级吸水膨胀性阻水带结构，阻水带的绕包为重叠绕包结构。
防护层6为在缆芯阻水层5的外壁上挤塑成型的MDPE护套材料结构。
铠装层7为在防护层6的外壁上束绕而成的铝合金扁线铠装层结构。
石墨烯-沥青层8为涂覆在铠装层7外壁上的涂层结构，石墨烯-沥青层8将铠装层7外壁上的间隙填充满，铠装层7外壁上的最薄石墨烯-沥青层8的厚度为0.15mm。
阻水隔离层为绕包在石墨烯-沥青层上的防护级吸水膨胀性阻水带结构，阻水带的绕包为重叠绕包结构。
阻燃层9为绕包在阻水隔离层上的阻燃棉布带结构，该阻燃层9为重叠绕包结构，即阻燃棉布带在阻水隔离层的外壁上重叠绕包。
护套层10为在阻燃层9的外壁上挤塑成型的HDPE护套材料结构。
上述水密性防腐电力电缆的制造方法包括下列顺序步骤：
步骤1. 将软铝合金杆通过压延机挤压成设计要求的扇形截面结构，再经退火制成实芯的铝合金导体，形成扇形截面铝合金导体；
步骤2. 在铝合金导体上绕包绝缘级吸湿膨胀性阻水带，阻水带的绕包为重叠绕包方式，在铝合金导体上形成导体阻水层；
步骤3. 在步骤2的铝合金导体上挤包绝缘层，挤包的绝缘层为交联聚乙烯绝缘材料，形成实芯的单根铝合金导体结构的绝缘导体；
步骤4. 根据设计要求，将三股绝缘导体和一根软胶条结构的填充胶进行绞合，在绞合过程中，填充胶经烘烤加热处理，烘烤加热温度为120～130℃，例如120℃、125℃或130℃等；使三根绝缘导体和一根填充胶绞合为整体、成型为缆芯；填充胶的耐温等级步骤3中的交联聚乙烯的绝缘层一致；
步骤5. 在缆芯上进行缆芯阻水层的成型作业，具体是，将防护级的吸水膨胀性阻水带绕包在缆芯的外壁上，阻水带在缆芯上的绕包为重叠绕包方式；
步骤6. 在步骤5的缆芯阻水层上进行防护层的成型作业，具体是，将MDPE护套材料挤塑成型在缆芯阻水层的外壁上；
步骤7. 在步骤6的防护层上进行铠装层的成型作业，具体是，以挤压（或拉拨）工艺将铝合金制成梯形结构的扁单线，再将铝合金扁单线束绕在防护层的外壁上；
步骤8. 在步骤7的铠装层上进行石墨烯-沥青层的成型作业，具体是，在沥青液中添加质量≤0.5%（例如0.5%、0.3%或0.4%等）的石墨烯后调匀形成沥青防腐液，将沥青防腐液涂覆于铠装层的外壁上、使沥青防腐液将铠装层的外壁上的间隙填充满，使铠装层外壁上的最薄的石墨烯-沥青层的厚度为0.15mm；
步骤9. 在步骤8的石墨烯-沥青层上进行阻水隔离层的成型作业，具体是，将防护级的吸水膨胀性阻水带紧密绕包在石墨烯-沥青层的外壁上，阻水带在石墨烯-沥青层上的绕包为重叠绕包方式；
步骤10. 在步骤9的阻水隔离层上进行阻燃层的成型作业，具体的，将阻燃棉布带绕包在阻水隔离层的外壁上，该阻燃棉布带的绕包为重叠绕包方式；
步骤11. 在步骤10的阻燃层上进行护套层的成型作业，具体的，将HDPE护套材料挤塑成型在阻燃层的外壁上。
实施例2
本实施例的其它内容与实施例1相同，不同之处在于：绝缘导体的导体截面为瓦形结构、径向向外拱起、呈弧段状，弧段状瓦形导体的圆心夹角约为120°。
实施例3
本实施例的其它内容与实施例1相同，不同之处在于：绝缘导体的导体截面为圆形结构。
实施例4
本实施例的其它内容与实施例1相同，不同之处在于：成型缆芯的绝缘导体为四股。
实施例5
本实施例的其它内容与实施例1相同，不同之处在于：成型缆芯的填充胶为两根。
以上各实施例仅用以说明本发明，而非对其限制；尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：本发明依然可以对上述各实施例中的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种水密性防腐电力电缆，包括缆芯，所述缆芯主要由多股绝缘导体组成；
每股绝缘导体主要由导体（1）和依次包覆在导体（1）外的导体阻水层（2）、绝缘层（3）组成；
其特征在于：
所述绝缘导体的导体（1）为实芯的单根铝合金导体结构；
所述绝缘导体的成型结构是：将软铝合金杆通过压延机挤压成设计要求的截面结构，再经退火制成实芯的铝合金导体；在铝合金导体上绕包绝缘级吸湿膨胀性阻水带，在铝合金导体上形成导体阻水层；在导体阻水层上挤包绝缘层，形成实芯的单根铝合金导体结构的绝缘导体；
所述缆芯的外围由内而外依次包覆有缆芯阻水层（5）、防护层（6）、铠装层（7）、石墨烯-沥青层（8）、阻水隔离层、阻燃层（9）和护套层（10）；
所述缆芯阻水层的成型结构是，将护套级的吸水膨胀性阻水带绕包在缆芯上；
所述石墨烯-沥青层的成型结构是，在沥青液中添加质量≤0.5%的石墨烯后调匀形成沥青防腐液，将沥青防腐液涂覆于铠装层的外壁上、使沥青防腐液将铠装层的外壁上的间隙填充满；
所述阻水隔离层的成型结构是，将护套级的吸水膨胀性阻水带绕包在石墨烯-沥青层上。
2.根据权利要求1所述水密性防腐电力电缆，其特征在于：所述绝缘导体的导体（1）的截面为扇形、瓦形或圆形结构。
3.根据权利要求1所述水密性防腐电力电缆，其特征在于：所述缆芯内填充有软胶条结构的填充胶（4）。
4.根据权利要求1所述水密性防腐电力电缆，其特征在于：所述铠装层（7）为束绕而成的铝合金扁单线铠装层结构。
5.根据权利要求1所述水密性防腐电力电缆，其特征在于：所述石墨烯-沥青层（8）为涂层结构。
6.根据权利要求5所述水密性防腐电力电缆，其特征在于：所述石墨烯-沥青层（8）的厚度为0.15mm。
7.一种权利要求1所述水密性防腐电力电缆的制造方法，包括下列顺序步骤：
步骤1. 将软铝合金杆通过压延机挤压成设计要求的截面结构，再经退火制成实芯的铝合金导体；
步骤2. 在铝合金导体上绕包绝缘级吸湿膨胀性阻水带，在铝合金导体上形成导体阻水层；
步骤3. 在步骤2的铝合金导体上挤包绝缘层，形成实芯的单根铝合金导体结构的绝缘导体；
步骤4. 根据设计要求，将多股绝缘导体成型为缆芯；
步骤5. 根据设计要求，在缆芯上依序进行缆芯阻水层、防护层、铠装层、石墨烯-沥青层、阻水隔离层、阻燃层和护套层的成型作业；
所述缆芯阻水层的成型作业是，将护套级的吸水膨胀性阻水带绕包在缆芯上；
所述石墨烯-沥青层的成型作业是，在沥青液中添加质量≤0.5%的石墨烯后调匀形成沥青防腐液，将沥青防腐液涂覆于铠装层的外壁上、使沥青防腐液将铠装层的外壁上的间隙填充满；
所述阻水隔离层的成型作业是，将护套级的吸水膨胀性阻水带绕包在石墨烯-沥青层上。
8.根据权利要求7所述水密性防腐电力电缆的制造方法，其特征在于：步骤4中，所述缆芯的成型是将多股绝缘导体连同至少一根软胶条结构的填充胶绞合而成，在绞合过程中，所述填充胶经烘烤加热处理，烘烤加热温度为120～130℃。
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