CN107154285A - 一种高电能传输装备用电缆的制造方法及电缆 - Google Patents

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Abstract

一种高电能传输装备用电缆，其结构由内而外分别为：内导体、第一半导电绕包屏蔽层、内导体绝缘、第二半导电绕包屏蔽层、外导体、绕包层、外导体绝缘和外护套。所述内导体绝缘层采用硅橡胶；所述外导体采用1层或多层镀锡铜丝编织；所述外导体绝缘层采用硅橡胶；所述外护套层采用聚氨酯。本电缆的制造方法，步骤包括：1)制造内导体；2)制造第一半导电绕包屏蔽层；3)制造内导体绝缘层；4)制造第二半导电绕包屏蔽层；5)制造外导体；6)制造绕包层；7)制造外导体绝缘层；8)制造外护套层。在各个步骤中都采用特定的工艺方法，使得本方法制得的电缆其电、机械等性能均能达到或超过检测要求，使高电能传输装备用电缆能够安全可靠的传输高电能，具备轻型化、小型化、耐低温、柔软性能好、弯曲半径小等优异性能，适用于高电能技术装备。

Description

一种高电能传输装备用电缆的制造方法及电缆
技术领域
本技术方案涉及电缆技术领域，尤其涉及高电能传输系统用电缆及其制造方法。
背景技术
电力电缆多为两芯结构，由于类电缆自身特点，适用于轨道交通等领域中的电力传输中，有诸多不便。一般来说，可以采用同轴电力电缆来替代。
现有技术中的同轴电力电缆存在以下不足：
传输高电能时，会出现过载发热，降低电缆使用寿命，严重时会烧毁电缆引起火灾，造成财产损失；重量大、外径大，柔软性能差、弯曲半径大，不满足小空间安装敷设要求；难于适用于-60℃低温极寒环境下使用；
电缆结构设计和制造方法不合理，在传输高电能时，电缆导体在同轴电缆自身强大的电磁力下，易发生变形，严重时挤压损坏绝缘，导致系统故障不能正常运行。所以，急需一种高电能传输系统用电缆，解决上述问题，满足高电能技术装备发展对电力传输的需求。
发明内容：
为了解决上述不足，本技术方案提出一种高电能传输装备用电缆，其材料全部采用无卤材料，无卤性能可通过GB/T 17650.1-1998和GB/T 17650.2-1998规定的卤素评估试验。
一种高电能传输装备用电缆，所述电缆的结构是由内而外依次为内导体(1)、内导体绝缘层(3)、外导体层、绕包层(6)、外导体绝缘层(7)和外护套(8)；
还包括第一半导电绕包屏蔽层(2)和第二半导电绕包屏蔽层(4)；第一半导电绕包屏蔽层(2)绕包在所述内导体(1)外，且在内导体绝缘层(3)内；第二半导电绕包屏蔽层(4)绕包在内导体绝缘层(3)外，且在外导体层内；
各层是同心结构；
所述第一半导电绕包屏蔽层(2)和第二半导电绕包屏蔽层(4)均是由涂有半导电胶体的纤维带绕包构成；所述第一、二半导电绕包屏蔽层的纤维带绕包1 层或多层，第一、二半导电绕包屏蔽层的平均厚度范围是0.15mm～0.50mm，绕包搭盖率范围是5％～55％；
所述外导体层是单层的外导体层，或是由多个单层外导体层依次包覆构成；
所述绕包层由无卤带绕包构成，绕包层是1层或多层；每层绕包层的绕包搭盖率不小于5％；
所述外导体绝缘层(7)是在绕包层(6)外挤包绝缘料构成；
所述外护套(8)是在绝缘层(7)外挤包护套料构成。
所述内导体(1)是六类镀锡软圆铜导体；
所述内导体的结构是，由多股股线复绞构成，每根股线由多根软圆铜单丝束合构成；
所述每根股线中：铜单丝自内而外分为多层；每层铜单丝中的相邻两根铜单丝相互紧密贴合；相邻两层铜单丝中，内、外层铜单丝紧密贴合；相邻两层铜单丝的束合方向相同；最外层束合方向与所在层复绞方向相反；
所述内导体中：股线自内而外分为多层；每层股线中的相邻两股股线相互紧密贴合；相邻两层股线中，内、外层股线紧密贴合；相邻两层股线的绞合方向相反；最外层股线绞合方向为左向；
导体束合节径比不大于30倍；复绞节径比内层不大于20倍，外层不大于 16倍，股线束合方向与所在层复绞方向相反。
所述内导体绝缘层(3)是硅橡胶构成的绝缘层；内导体绝缘层的任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.25倍；内导体绝缘层的平均厚度是3.7mm～ 5.0mm。
所述单层外导体层是镀锡铜丝编织层；编织层的编织密度不小于70％；编织层的编织角为30°～80°；镀锡铜单丝线径范围是0.2mm～0.4mm。
绕包层总的平均厚度范围是0.15mm～0.50mm。
所述外导体绝缘层(7)是硅橡胶构成的绝缘层；外导体绝缘任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.25倍。
所述外护套(8)是由聚氨酯护套料挤包构成；外护套任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.5倍；
外导体绝缘层的平均厚度是2.6mm～4.0mm；外护套的平均厚度是1.5mm～ 3.5mm。
上述电缆在实际生产中遇到了问题：由于采用新的结构，采用传统生产工艺，或者是按照现有经验等在传统生产工艺上进行修正都无法生产出达到理论性能的电缆，甚至无法生产符合电缆使用要求。为此，本发明提出一种新的制造方法，专用于该电缆，具体如下：
一种高电能传输装备用电缆的制造方法，步骤包括：
1)制造内导体：根据导体线径要求，采用多根软圆铜单丝先束合制成股线，多股束合股线再复绞制成；
所述股线中金属单丝自内而外分为多层；每层铜单丝中的相邻两根金属单丝相互紧密贴合；相邻两层金属单丝中，内、外层铜单丝紧密贴合；相邻两层铜单丝的束合方向相同；最外层束合方向与所在层复绞方向相反；
所述内导体中股线自内而外分为多层；每层股线中的相邻两股股线相互紧密贴合；相邻两层股线中，内、外层股线紧密贴合；相邻两层股线的绞合方向相反；最外层股线绞合方向为左向；
导体束合节径比不大于30倍，复绞节径比内层不大于20倍，外层不大于 16倍，股线束合方向应与所在层复绞方向相反，复绞最外层为左向，相邻层绞向相反；
2)制造第一半导电绕包屏蔽层：
由两层半导电绕包带重叠绕包在内导体外；或者是一层在内的耐高温绕包带和一层在外的半导电绕包带重叠绕包在导体外；
内层绕包带的绕包方向为右向，外层绕包带的绕包方向为左向，两层绕包带的绕包搭盖率都不小于5％；
3)制造内导体绝缘层：先采用挤包方式把绝缘料包裹在第一半导电绕包屏蔽层外，然后进行蒸汽连续硫化：
挤包：自进料到出料方向，挤塑机的机身各温区和机头通入循环水冷却，使挤出温度保持在0℃～25℃。
内导体绝缘挤出时，同心度不大于1.25，使用在线侧偏装置进行实时检测，实现实时检测和调整同心度；
硫化汽压、温度和时间分别为：0.8MPa±0.05MPa、170℃±5℃和16min± 2min；
冷却：采用循环水冷却，水位要求为：液位仪测量实际值为16％～20％；
在冷却结束后进行干燥处理；再在内导体绝缘层表面涂覆滑石粉并实时进行火花耐压测试；
4)制造第二半导电绕包屏蔽层：
由两层半导电绕包带重叠绕包内导体绝缘层外，两层绕包带的绕包方向相反，两层绕包带的绕包搭盖率都不小于5％；
5)制造外导体：
所述外导体根据直流电阻要求，采用一层或多层镀锡铜丝同心编织在第二半导电绕包屏蔽层外；每层编织层中的任意一锭编织内金属丝紧密接触，锭与锭之间紧密接触；采用高柔软性镀锡铜丝，确保相邻编织层之间紧密接触，每层编织层的编织密度不小于70％，编织角为30°～80°；镀锡铜单丝线径范围是 0.2mm～0.4mm；
6)制造绕包层：
由一层在内的加强型无纺布绕包带和一层在外的耐高温无纺布绕包带重叠绕包在导体外；内、外两层绕包带的绕包方向相反，两层绕包带的绕包搭盖率都不小于5％；
7)制造外导体绝缘层：
采用挤包方式把绝缘料包裹在绕包层外，然后对外导体绝缘线芯进行蒸汽连续硫化；
挤包：自进料到出料方向，挤塑机的机身各温区和机头通入循环水冷却，使挤出温度保持在(0～25)℃。
外导体绝缘挤出时，同心度不大于1.25，使用在线侧偏装置进行实时检测，实现实时检测并调整同心度；
硫化汽压、温度和时间分别为：(0.85±0.05)MPa、(175±5)℃、(20±2)min；
冷却：采用循环水冷却，水位设定(15±2)％；
在冷却结束后进行干燥处理；再在外导体绝缘层上涂覆滑石粉后，进行火花耐压测试；
8)挤包外护套：
采用挤包方式把护套料层包裹在外导体绝缘外构成外护套，得到电缆；护套挤包采用挤压式或挤管式生产，冷却方式采用分段水冷冷却；
挤包：自进料到出料方向，挤塑机的机身温区为一区(160～180)℃、二区 (165～185)℃、三区(170～190)℃、四区(175～195)℃、五区(175～195)℃、六区(180～200)℃；其中，机身一区、二区为加料段，三区、四区和五区为塑化段，六区为均化段；机头温度为(180～200)℃；
冷却：自挤塑机出料口至冷却结束，分为如下冷却区域：
一区的冷却水的温度范围是40～60℃、二区的冷却水的温度范围是常温，使冷却结束后的线芯的温度与相应冷却水的水温一致；根据生产过程中线芯的线速度，控制冷却水池的长度和容积。
在冷却结束后，进行干燥处理。
所述步骤3)内导体绝缘层的绝缘料，以及步骤7)外导体绝缘层的绝缘料都是高抗拉硅橡胶，采用的硫化剂都是为双二五硫化剂；炼胶比例为：硅橡胶混炼胶：双二五硫化剂＝100：1.1；内导体绝缘任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.25倍。根据生产过程中线芯的线速度，控制汽压、温度、冷却水位的高低，使导体绝缘硫化充分，冷却至常温，结构紧密。
所述步骤8)中，外护料是聚氨酯护套料挤包构成；外护套任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.5倍；外导体绝缘层的平均厚度是2.6mm～4.0mm；外护套的平均厚度是1.5mm～3.5mm。
所述步骤3)、步骤7)和步骤8)中的干燥处理都是采用压缩空气吹干。
优选方案1：所述步骤3)中
挤包：机身温度控制在5℃；
硫化汽压、温度和时间为0.75MPa、165℃、18min；
冷却水位：水位设定16％；
所述步骤7)中
挤包：机身温度控制在15℃；
硫化汽压、温度和时间为0.80MPa、170℃、22min；
冷却水位：水位设定18％；
所述步骤8)中
挤包：一区160℃、二区165℃、三区170℃、四区175℃、五区175℃、六区180℃、机头一区180℃、机头二区180℃、机头三区180℃、机头四区180℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是[50，60℃]、二区的冷却水的温度范围是室温；
或者是，
优选方案2：所述步骤3)中
挤包：机身温度控制在15℃；
硫化汽压、温度和时间为0.80MPa、170℃、16min；
冷却水位：水位设定18％
所述步骤7)中
挤包：机身温度控制在15℃；
硫化汽压、温度和时间为0.85MPa、175℃、20min；
冷却水位：水位设定18％；
所述步骤8)中
挤包：一区170℃、二区175℃、三区180℃、四区185℃、五区185℃、六区190℃、机头一区190℃、机头二区190℃、机头三区190℃、机头四区190℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是[40，43℃]、二区的冷却水的温度范围是室温；
优选方案3：所述步骤3)中
挤包：机身温度控制在25℃；
硫化汽压、温度和时间为0.85MPa、175℃、14min；
冷却水位：水位设定20％；
所述步骤7)中
挤包：机身温度控制在15℃；
硫化汽压、温度和时间为0.90MPa、180℃、18min；
冷却水位：水位设定17％；
所述步骤8)中
挤包：一区180℃、二区185℃、三区190℃、四区195℃、五区195℃、六区200℃、机头一区200℃、机头二区200℃、机头三区200℃、机头四区200℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是(43，50℃)、二区的冷却水的温度范围是室温。
采用本制造方法，完全可以实现电缆的设计要求，本方法制造电缆的一次合格率达大于98.7％，制得电缆性能完全可以到达或超过检测标准。其中，优选方案2制得的电缆的一次合格率为99.8％，优选方案1和3制得的电缆的一次合格率分别为99.2％和99.6％。
本电缆的有益效果为：
1)外导体采用1层或多层同心编织结构，同心包覆在半导电第二绕包层外，与普通2芯电缆相比，①省去了成缆填充和绕包材料，重量和外径得到大幅降低，实现轻型化、小型化特点；②结构稳定，使电缆内、外导体在强大的电磁力下，不会出现变形和挤压损坏绝缘，能够安全可靠运行。
2)电缆由内而外分别设置了半导电第一绕包层、半导电第二绕包层和绕包层，使电缆结构稳定，加工方便，进一步保护了内导体绝缘和外导体绝缘，使电缆内、外导体在强大的电磁力下，不会对绝缘造成挤压损坏，其中半导电第一绕包层和半导电第二绕包层使电场得到充分均化，不会出现电场积聚击穿，能够安全可靠运行。
3)内导体绝缘和外导体绝缘采用挤包高压连续硫化工艺、火花耐压在线检测和在线测偏等技术生产，使用电缆①结构在高压作用下进一步密实，外径和重量进一步减小，②绝缘硫化充分，机械物理性能和电性能得到保证，同心度不大于1.25。
4)内导体绝缘和外导体绝缘选择了硅橡胶，使用电缆长期允许工作最高温度提高至180℃以上，使电缆能够安全传输高电能，不出现过载发热和烧毁电缆等问题。
5)导体选用第6类镀锡软铜导体，采用束合+复绞工艺生产；内导体和外导体绝缘采用柔软型硅橡胶；
外导体采用编织结构；外护套采用柔软型聚氨酯。使电缆具有优异的柔软度和较小的弯曲半径，满足小空间安装敷设要求。
6)内导体绝缘和外导体绝缘选择了硅橡胶，外护套选用了聚氨酯，使用电缆具有优异的耐低温性能，在-60℃低温极寒环境下能够安全使用。
因此，本电缆具有柔软性好，轻型化，载流能力高、环保等特点，性能安全可靠，使用寿命长。
综上所述，在各个步骤中都采用特定的工艺方法，使得本方法制得的电缆其电、机械等性能均能达到或超过检测要求，使高电能传输装备用电缆能够安全可靠的传输高电能，具备轻型化、小型化、耐低温、柔软性能好、弯曲半径小等优异性能，适用于高电能技术装备。
附图说明
图1是本实施例的电缆径向截面结构示意图。
图中：1、内导体，2、第一半导电绕包屏蔽层，3、内导体绝缘层，4、第二半导电绕包屏蔽层，5、第一外导体层、6、绕包层，7、外导体绝缘层，8、外护套，9、第二外导体层，10、第三外导体层，11、第四外导体层，12、第五外导体层。
图2是本实施例的电缆的生产工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示的实施例如下：
一种高电能传输装备用电缆，其结构由内而外为：内导体1、半导电第一绕包层2、内导体绝缘3、半导电第二绕包层4、外导体5、绕包层6、外导体绝缘 7和外护套8。
内导体1外绕包第一半导电绕包屏蔽层2，第一半导电绕包屏蔽层2外包裹内导体绝缘3，内导体绝缘3外绕包第二半导电绕包屏蔽层4，第二半导电绕包屏蔽层4外同心设置外导体5，外导体5外绕包绕包层6，绕包层6外包裹外导体绝缘7，外导体绝缘7外包裹外护套8。
1—内导体：由镀锡软圆铜丝绞合而成的第6类导体。内导体优选第6类镀锡软圆铜导体，采用束合+复绞方式生产，束合节径比不大于30倍，复绞内层不大于20倍，复绞外层不大于16倍。使电缆具有良好的柔软性能。
2—第一半导电绕包屏蔽层：优选涂有半导电胶体的纤维带绕包1层或多层，绕包搭盖率不小于5％。也可以优选聚四氟乙烯或类似高温带和涂有半导电胶体的纤维带组合绕包1层或多层，绕包搭盖率不小于5％。使电缆结构稳定，内导体表面电场均匀、无积聚。
3—内导体绝缘：优选高抗拉硅橡胶(可选牌号为HT274的电缆绝缘料)、双二五硫化剂，颜色任选或不选，炼胶比例为硅橡胶混炼胶：双二五硫化剂：色胶(如果有)＝100：1.1：0.2。使内导体绝缘具有优异的电性能和物理性能。内导体绝缘任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.25倍。
4—第二半导电绕包屏蔽层：优选2层涂有半导电胶体的纤维带重叠绕包而成。绕包搭盖率不小于5％，使电缆结构稳定，外导体表面电场均匀、无积聚。
5—外导体：优选5层镀锡铜丝编织而成。每层编织密度应不小于70％。每层编织角应控制在(30～80)°，结构稳定，在强电场下，不会因电磁力而发生变形。
6—绕包层：优选1层加强型无纺布(内)+1层耐高温无纺布(外)重叠绕包而成。绕包搭盖率不小于5％。
7—外导体绝缘：优选高抗拉硅橡胶(可选牌号为HT274的电缆绝缘料)、双二五硫化剂，颜色任选或不选，炼胶比例为硅橡胶混炼胶：双二五硫化剂：色胶 (如果有)＝100：1.1：0.2。外导体绝缘任意截面上最大厚度不大于最小厚度的 1.25倍。使外导体绝缘具有优异的电性能和物理性能。
8—外护套：采用聚氨酯(优选聚醚型聚氨酯)挤包而成，使电缆具有优异的耐低温、耐磨损等性能。外护套任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.5 倍。
本实施例的电缆，其制造方法如图2，包括步骤：
1)制造内导体：根据导体线径要求，采用多根软圆铜单丝(如：41根，单根直径0.293mm)先束合制成股线，多股束合股线(如：61股，单股股线直径 2.3mm)再复绞制成；
2)制造第一半导电绕包屏蔽层：优选两层半导电带重叠绕包在内导体外，也可以优选1层聚四氟乙烯高温带(内)+1层半导电带(外)重叠绕包在导体外；
3)制造内导体绝缘层：采用挤包方式把绝缘料包裹在第一半导电绕包屏蔽层外，然后对内导体绝缘线芯进行蒸汽连续硫化；
4)制造第二半导电绕包屏蔽层：优选两层半导电带重叠绕包在内导体绝缘外；
5)制造外导体：优选5层镀锡铜丝(如：5层编织，每层256根，单根直径0.39mm)同心编织在半导电第二绕包层外；
6)制造绕包层：优选1层加强型无纺布绕包(内)和1层耐高温无纺布(外) 组合重叠绕包外导体外；
7)制造外导体绝缘层：采用挤包方式把绝缘料包裹在绕包层外，然后对外导体绝缘线芯进行蒸汽连续硫化；
8)制造外护套层：采用挤包方式把外护套层包裹在外导体绝缘外，构成电缆；护套挤包采用挤压式或挤管式生产，冷却方式采用分段水冷冷却。
具体的工艺要求为：
1)制造内导体：根据导体线径要求，采用多根软圆铜单丝(如：41根，单根直径0.293mm)先束合制成股线，多股束合股线(如：61股，单股股线直径 2.3mm)再复绞制成；
所述股线中金属单丝自内而外分为多层；每层金属单丝中的相邻两根金属单丝相互紧密贴合；相邻两层金属单丝中，内、外层金属单丝紧密贴合；相邻两层金属单丝的束合方向相同；最外层束合方向与所在层复绞方向相反；
所述内导体中股线自内而外分为多层；每层股线中的相邻两股股线相互紧密贴合；相邻两层股线中，内、外层股线紧密贴合；相邻两层股线的绞合方向相反；最外层股线绞合方向为左向；
导体束合节径比不大于30倍，复绞节径比内层不大于20倍，外层不大于 16倍，股线束合方向应与所在层复绞方向相反，复绞最外层为左向，相邻层绞向相反。为避免导体蛇形，优选采用合金模生产。
2)制造第一半导电绕包屏蔽层：优选1层聚四氟乙烯高温带(内)+1层半导电带(外)重叠绕包在内导体外，第1层绕包方向为右向，第2层绕包方向为左向，两层绕包搭盖率不小于5％；
3)制造内导体绝缘层：采用挤包方式把绝缘料包裹在第一半导电绕包屏蔽层外，然后对内导体绝缘线芯进行蒸汽连续硫化；
挤包：自进料到出料方向，挤塑机的机身各温区和机头通入循环水冷却，使挤出温度保持在(0～25)℃。
内导体绝缘挤出时，同心度不大于1.25，使用在线侧偏装置进行实时检测，实现实时检测、调整同心度；
硫化汽压、温度和时间为(0.8±0.05)MPa、(170±5)℃、(16±2)min；
冷却：采用循环水冷却，水位设定(18±2)％；
根据生产过程中线芯的线速度，控制汽压、温度、冷却水位的高低，使内导体绝缘硫化充分，冷却至常温，结构紧密；
在冷却结束后，进行干燥处理，内导体绝缘半成品上盘前涂覆滑石粉和进行火花耐压测试，避免上盘后内导体绝缘之间发生粘连，实现实时确认了内导体绝缘电气性能优异；
采用本工艺，可以减少内导体绝缘同心度超标、粘连、硫化不充分、松散等工艺缺陷；
4)制造第二半导电绕包屏蔽层：优选两层半导电带重叠绕包内导体绝缘外，2层绕包方向相反，两层绕包搭盖率不小于5％；
5)制造外导体：
所述外导体根据直流电阻要求，采用1层或多层镀锡铜丝同心编织在半导电第二绕包层外，每层编织中任意一锭编织内金属丝紧密接触，锭与锭之间紧密接触，编织层与编织层之间紧密接触，每层编织密度不小于70％，每层编织角应控制在(30～80)度之间；
6)制造绕包层：优选1层加强型无纺布绕包(内)和1层耐高温无纺布(外) 组合重叠绕包外导体外，2层绕包方向相反，两层绕包搭盖率不小于5％；
7)制造外导体绝缘层：采用挤包方式把绝缘料包裹在绕包层外，然后对外导体绝缘线芯进行蒸汽连续硫化；
挤包：自进料到出料方向，挤塑机的机身各温区和机头通入循环水冷却，使挤出温度保持在(0～25)℃。
外导体绝缘挤出时，同心度不大于1.25，使用在线侧偏装置进行实时检测，实现实时检测、调整同心度；
硫化汽压、温度和时间为(0.85±0.05)MPa、(175±5)℃、(20±2)min；
冷却：采用循环水冷却，水位设定(15±2)％；
根据生产过程中线芯的线速度，控制汽压、温度、冷却水位的高低，使外导体绝缘硫化充分，冷却至常温，结构紧密；
在冷却结束后，进行干燥处理，外导体绝缘半成品上盘前涂覆滑石粉和进行火花耐压测试，避免上盘后外导体绝缘之间发生粘连，实现实时确认了外导体绝缘电气性能优异；
采用本工艺，可以减少外导体绝缘同心度超标、粘连、硫化不充分、松散等工艺缺陷；
8)挤包外护套：采用挤包方式把外护套层包裹在外导体绝缘外，构成电缆；护套挤包采用挤压式或挤管式生产，冷却方式采用分段水冷冷却；
挤包：自进料到出料方向，挤塑机的机身温区为一区(160～180)℃、二区 (165～185)℃、三区(170～190)℃、四区(175～195)℃、五区(175～195)℃、六区(180～200)℃、机头一区(180～200)℃、机头二区(180～200)℃、机头三区(180～200)℃、机头四区(180～200)℃；其中，机身一区、二区为加料段，三区、四区和五区为塑化段，六区为均化段。
根据外导体绝缘半成品外径大小，也可以选择相应大小的挤塑机，温度设定相同，外护套挤出同心度不大于1.50。
冷却：自挤塑机出料口至冷却结束，分为如下冷却区域：
一区的冷却水的温度范围是40～60℃、二区的冷却水的温度范围是常温；根据生产过程中线芯的线速度，控制冷却水池的长度和容积，使冷却结束后的线芯的温度与相应冷却水的水温一致；
在冷却结束后，进行干燥处理。采用本工艺，可以减少护套表面的毛糙、断面有气孔等工艺缺陷。
所述步骤3)、步骤7)和步骤8)中的干燥处理都是采用压缩空气吹干。
本电缆的原理为：
(1)采用半导电绕包屏蔽层的措施保证电场充分均化，尤其针对3000V及以电压时，采用特定的绕包方式及屏蔽层厚度，切实保证直流电力电缆运行时安全可靠，同时还保证了结构稳定，也方便加工。
(2)内导体绝缘层是硅橡胶绝缘料，使电缆具有优异的电气性能和耐空间电荷性能，工作提高至180℃以上，使内导体和外导体能够长期通入特高脉冲电流使用，性能安全可靠，使用寿命长，不易被电荷击穿，形成优异电气保护作用，同时电缆具有优异的耐低温性能，在-60℃下可以安全使用。
(3)半导电绕包屏蔽层优是涂有半导电胶体的纤维带，使电场的均匀性得到进一步提高。
(4)内导体优选采用六类镀锡软圆铜导体使电缆具有优异的抗氧化性，柔软性。
(5)外导体优选是1层或多层镀锡铜丝编织层，结构紧密稳定，性能安全可靠，使电缆在通入特高脉冲直流电的情况下，能够承受高强度电磁力而不变形，提高了电缆的使用寿命、并且具有优异的抗氧化性和柔软性。外导体同心包覆在第二半导电绕包屏蔽层外，与普通两芯规格直流电缆相比，有效减小了电缆外径和重量，实现了轻型化、小外径。
(6)绕包层采用无卤带，使电缆低烟阻燃低毒，环保，使用电缆结构紧密，加工方便。
(7)外导体绝缘层是硅橡胶绝缘料，使电缆具有优异的电气性能和耐空间电荷性能，工作提高至180℃以上，能够外导体能够长期通入特高脉冲电流使用，性能安全可靠，使用寿命长，不易被电荷击穿，形成优异电气保护作用。外导体绝缘同心包覆在绕包层外，与普通两芯规格直流电缆相比，有效减小了电缆外径和重量，实现了轻型化。同时电缆具有优异的耐低温性能，在-60℃下可以安全使用。
(8)外护套层是聚氨酯护套料，使电缆具有优异柔软性能、耐日光老化、耐水解、耐油、耐磨损、抗撕裂等性能。同时电缆具有优异的耐低温性能，在-60℃下可以安全使用。
(9)本发明的内导体绝缘层、绕包层、外导体绝缘层、外护套层均满足环保性能要求，环保，且阻燃，安全性好。
(10)通过特别设计的各层结构，使各层的功能和性能得以匹配，使本电缆能够达到机械性能、电性能的指标要求。
例1：
所述步骤3)中
挤包：机身温度控制在5℃；
硫化汽压、温度和时间为0.75MPa、165℃、18min；
冷却水位：水位设定16％
所述步骤7)中
挤包：机身温度控制在15℃；
硫化汽压、温度和时间为0.80MPa、170℃、22min；
冷却水位：水位设定18％
所述步骤8)中
挤包：一区160℃、二区165℃、三区170℃、四区175℃、五区175℃、六区180℃、机头一区180℃、机头二区180℃、机头三区180℃、机头四区180℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是[50，60℃]、二区的冷却水的温度范围是室温。
例2：
所述步骤3)中
挤包：机身温度控制在15℃；
硫化汽压、温度和时间为0.80MPa、170℃、16min；
冷却水位：水位设定18％
所述步骤7)中
挤包：机身温度控制在15℃；
硫化汽压、温度和时间为0.85MPa、175℃、20min；
冷却水位：水位设定18％
所述步骤8)中
挤包：一区170℃、二区175℃、三区180℃、四区185℃、五区185℃、六区190℃、机头一区190℃、机头二区190℃、机头三区190℃、机头四区190℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是[40，43℃]、二区的冷却水的温度范围是室温。
例3：
所述步骤3)中
挤包：机身温度控制在25℃；
硫化汽压、温度和时间为0.85MPa、175℃、14min；
冷却水位：水位设定20％
所述步骤7)中
挤包：机身温度控制在15℃；
硫化汽压、温度和时间为0.90MPa、180℃、18min；
冷却水位：水位设定17％
所述步骤8)中
挤包：一区180℃、二区185℃、三区190℃、四区195℃、五区195℃、六区200℃、机头一区200℃、机头二区200℃、机头三区200℃、机头四区200℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是(43，50℃)、二区的冷却水的温度范围是室温。
本电缆的使用：电缆敷设于小空间高电能传输装备中。
经试验验证，本电缆的性能如下：
电性能：
1、20℃导体直流电阻符合IEC60228或GB/T3956规定。
2、交流耐压试验：施加20kV交流电压，持续5min，试验过程绝缘不击穿。
3、短路试验：DC7000V，10ms内最大电流100kA，间隔5s连续50次，不击穿，电缆表面温度不超过125℃。
机械性能：
1、内导体绝缘和外导体绝缘老化前机械性能：抗张强度≥10.0Mpa，断裂伸长率≥250％。
2、内导体绝缘和外导体绝缘老化后机械性能(200±3℃，10d)：抗张强度≥8.0Mpa，断裂伸长率≥150％。
3、护套老化前机械性能：抗张强度≥30.0Mpa，断裂伸长率≥300％。
4、护套老化后机械性能(135±3℃，7d)：抗张强度≥20.0Mpa，断裂伸长率≥200％。
5、绝缘热延伸：250±3℃，10min，20N/cm2条件下；载荷下最大伸长率不大于175％，冷却后永久伸长率不大于15％。
无卤环保性能：
电缆通过GB/T 17650.1-1998和GB/T 17650.2-1998规定的卤素评估试验。

Claims (10)

1.一种高电能传输装备用电缆的制造方法，其特征是步骤包括：
1)制造内导体：根据导体线径要求，采用多根软圆铜单丝先束合制成股线，多股束合股线再复绞制成；
所述股线中金属单丝自内而外分为多层；每层铜单丝中的相邻两根金属单丝相互紧密贴合；相邻两层金属单丝中，内、外层铜单丝紧密贴合；相邻两层铜单丝的束合方向相同；最外层束合方向与所在层复绞方向相反；
所述内导体中股线自内而外分为多层；每层股线中的相邻两股股线相互紧密贴合；相邻两层股线中，内、外层股线紧密贴合；相邻两层股线的绞合方向相反；最外层股线绞合方向为左向；
导体束合节径比不大于30倍，复绞节径比内层不大于20倍，外层不大于16倍，股线束合方向应与所在层复绞方向相反，复绞最外层为左向，相邻层绞向相反；
2)制造第一半导电绕包屏蔽层：
由两层半导电绕包带重叠绕包在内导体外；或者是一层在内的耐高温绕包带和一层在外的半导电绕包带重叠绕包在导体外；
内层绕包带的绕包方向为右向，外层绕包带的绕包方向为左向，两层绕包带的绕包搭盖率都不小于5％；
3)制造内导体绝缘层：先采用挤包方式把绝缘料包裹在第一半导电绕包屏蔽层外，然后进行蒸汽连续硫化：
挤包：自进料到出料方向，挤塑机的机身各温区和机头通入循环水冷却，使挤出温度保持在0℃～25℃。
内导体绝缘挤出时，同心度不大于1.25，使用在线侧偏装置进行实时检测，实现实时检测和调整同心度；
硫化汽压、温度和时间分别为：0.8MPa±0.05MPa、170℃±5℃和16min±2min；
冷却：采用循环水冷却，水位要求为：液位仪测量实际值为16％～20％；
在冷却结束后，进行干燥处理；然后在内导体绝缘层表面涂覆滑石粉并实时进行火花耐压测试；
4)制造第二半导电绕包屏蔽层：
由两层半导电绕包带重叠绕包内导体绝缘层外，两层绕包带的绕包方向相反，两层绕包带的绕包搭盖率都不小于5％；
5)制造外导体：
所述外导体根据直流电阻要求，采用一层或多层镀锡铜丝同心编织在第二半导电绕包屏蔽层外；每层编织层中的任意一锭编织内金属丝紧密接触，锭与锭之间紧密接触；采用高柔软性镀锡铜丝，确保相邻编织层之间紧密接触，每层编织层的编织密度不小于70％，编织角为30°～80°；镀锡铜单丝线径范围是0.2mm～0.4mm；
6)制造绕包层：
由一层在内的加强型无纺布绕包带和一层在外的耐高温无纺布绕包带重叠绕包在导体外；内、外两层绕包带的绕包方向相反，两层绕包带的绕包搭盖率都不小于5％；
7)制造外导体绝缘层：
采用挤包方式把绝缘料包裹在绕包层外，然后对外导体绝缘线芯进行蒸汽连续硫化；
挤包：自进料到出料方向，挤塑机的机身各温区和机头通入循环水冷却，使挤出温度保持在(0～25)℃。
外导体绝缘挤出时，同心度不大于1.25，使用在线侧偏装置进行实时检测，实现实时检测并调整同心度；
硫化汽压、温度和时间分别为：(0.85±0.05)MPa、(175±5)℃、(20±2)min；
冷却：采用循环水冷却，水位设定(15±2)％；
在冷却结束后，进行干燥处理；再在外导体绝缘层上涂覆滑石粉后，进行火花耐压测试；
8)挤包外护套：
采用挤包方式把护套料层包裹在外导体绝缘外构成外护套，得到电缆；护套挤包采用挤压式或挤管式生产，冷却方式采用分段水冷冷却；
挤包：自进料到出料方向，挤塑机的机身温区为一区(160～180)℃、二区(165～185)℃、三区(170～190)℃、四区(175～195)℃、五区(175～195)℃、六区(180～200)℃；其中，机身一区、二区为加料段，三区、四区和五区为塑化段，六区为均化段；机头温度为(180～200)℃；
冷却：自挤塑机出料口至冷却结束，分为如下冷却区域：
一区的冷却水的温度范围是40～60℃、二区的冷却水的温度范围是常温，使冷却结束后的线芯的温度与相应冷却水的水温一致；
在冷却结束后，进行干燥处理。
2.根据权利要求1所述的电缆的制造方法，其特征是所述步骤3)内导体绝缘层的绝缘料，以及步骤7)外导体绝缘层的绝缘料都是高抗拉硅橡胶，采用的硫化剂都是为双二五硫化剂；炼胶比例为：硅橡胶混炼胶：双二五硫化剂＝100：1.1；内导体绝缘任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.25倍；
所述步骤8)中，外护料是聚氨酯护套料挤包构成；外护套任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.5倍；外导体绝缘层的平均厚度是2.6mm～4.0mm；外护套的平均厚度是1.5mm～3.5mm。
3.根据权利要求1所述的电缆的制造方法，其特征是所述步骤3)、步骤7)和步骤8)中的干燥处理都是采用压缩空气吹干。
所述步骤3)中
挤包：机身温度控制在5℃；
硫化汽压、温度和时间为0.75MPa、165℃、18min；
冷却水位：水位设定16％；
所述步骤7)中
挤包：机身温度控制在15℃；
硫化汽压、温度和时间为0.80MPa、170℃、22min；
冷却水位：水位设定18％；
所述步骤8)中
挤包：一区160℃、二区165℃、三区170℃、四区175℃、五区175℃、六区180℃、机头一区180℃、机头二区180℃、机头三区180℃、机头四区180℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是[50，60℃]、二区的冷却水的温度范围是室温；
或者是，
所述步骤3)中
挤包：机身温度控制在15℃；
硫化汽压、温度和时间为0.80MPa、170℃、16min；
冷却水位：水位设定18％
所述步骤7)中
挤包：机身温度控制在15℃；
硫化汽压、温度和时间为0.85MPa、175℃、20min；
冷却水位：水位设定18％；
所述步骤8)中
挤包：一区170℃、二区175℃、三区180℃、四区185℃、五区185℃、六区190℃、机头一区190℃、机头二区190℃、机头三区190℃、机头四区190℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是[40，43℃]、二区的冷却水的温度范围是室温；
或者是，
所述步骤3)中
挤包：机身温度控制在25℃；
硫化汽压、温度和时间为0.85MPa、175℃、14min；
冷却水位：水位设定20％；
所述步骤7)中
挤包：机身温度控制在15℃；
硫化汽压、温度和时间为0.90MPa、180℃、18min；
冷却水位：水位设定17％；
所述步骤8)中
挤包：一区180℃、二区185℃、三区190℃、四区195℃、五区195℃、六区200℃、机头一区200℃、机头二区200℃、机头三区200℃、机头四区200℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是(43，50℃)、二区的冷却水的温度范围是室温。
4.一种高电能传输装备用电缆，其特征在于：所述电缆的结构是由内而外依次为内导体(1)、内导体绝缘层(3)、外导体层、绕包层(6)、外导体绝缘层(7)和外护套(8)；
还包括第一半导电绕包屏蔽层(2)和第二半导电绕包屏蔽层(4)；第一半导电绕包屏蔽层(2)绕包在所述内导体(1)外，且在内导体绝缘层(3)内；第二半导电绕包屏蔽层(4)绕包在内导体绝缘层(3)外，且在外导体层内；
各层是同心结构；
所述第一半导电绕包屏蔽层(2)和第二半导电绕包屏蔽层(4)均是由涂有半导电胶体的纤维带绕包构成；所述第一、二半导电绕包屏蔽层的纤维带绕包1层或多层，第一、二半导电绕包屏蔽层的平均厚度范围是0.15mm～0.50mm，绕包搭盖率范围是5％～55％；
所述外导体层是单层的外导体层，或是由多个单层外导体层依次包覆构成；
所述绕包层由无卤带绕包构成，绕包层是1层或多层；每层绕包层的绕包搭盖率不小于5％；
所述外导体绝缘层(7)是在绕包层(6)外挤包绝缘料构成；
所述外护套(8)是在绝缘层(7)外挤包护套料构成。
5.根据权利要求4所述的高电能传输装备用电缆，其特征在于：所述内导体(1)是六类镀锡软圆铜导体；
所述内导体的结构是，由多股股线复绞构成，每根股线由多根软圆铜单丝束合构成；
所述每根股线中：铜单丝自内而外分为多层；每层铜单丝中的相邻两根铜单丝相互紧密贴合；相邻两层铜单丝中，内、外层铜单丝紧密贴合；相邻两层铜单丝的束合方向相同；最外层束合方向与所在层复绞方向相反；
所述内导体中：股线自内而外分为多层；每层股线中的相邻两股股线相互紧密贴合；相邻两层股线中，内、外层股线紧密贴合；相邻两层股线的绞合方向相反；最外层股线绞合方向为左向；
导体束合节径比不大于30倍；复绞节径比内层不大于20倍，外层不大于16倍，股线束合方向与所在层复绞方向相反。
6.根据权利要求4所述的高电能传输装备用电缆，其特征在于：所述内导体绝缘层(3)是硅橡胶构成的绝缘层；内导体绝缘层的任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.25倍；
内导体绝缘层的平均厚度是3.7mm～5.0mm。
7.根据权利要求4所述的高电能传输装备用电缆，其特征在于：所述单层外导体层是镀锡铜丝编织层；编织层的编织密度不小于70％；编织层的编织角为30°～80°；镀锡铜单丝线径范围是0.2mm～0.4mm。
8.根据权利要求4所述的高电能传输装备用电缆，其特征在于：绕包层总的平均厚度范围是0.15mm～0.50mm。
9.根据权利要求4所述的高电能传输装备用电缆，其特征在于：所述外导体绝缘层(7)是硅橡胶构成的绝缘层；外导体绝缘任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.25倍。
10.根据权利要求4所述的高电能传输装备用电缆，其特征在于：所述外护套(8)是由聚氨酯护套料挤包构成；外护套任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.5倍；
外导体绝缘层的平均厚度是2.6mm～4.0mm；外护套的平均厚度是1.5mm～3.5mm。
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