CN107768029B - 硅烷交联电缆的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅烷交联电缆的方法，包括（1）、在电缆的导体和绝缘层之间充填不与氧气和铜反应的气体；（2）、当电缆进气端所充填的气体浓度与出气端所充填的气体浓度差值在预设范围内时，对电缆两端作封头处理；（3）、将已封头的电缆送入蒸汽室中，通过蒸汽发生器向蒸汽室中输入蒸汽进行蒸汽交联反应。本发明还提供了一种实施上述方法的硅烷交联电缆的设备，包括蒸汽室、与该蒸汽室连通的蒸汽发生器和用于向电缆的导体和绝缘层之间充填不与氧气和铜反应的气体并对电缆两端封头的防氧化装置。本发明结构简单、操作方便、均匀性好，在可以高效率地使电缆得到充分交联的同时，克服了交联过程中导体氧化的问题，节约了时间，提高了电缆质量。

Description

硅烷交联电缆的方法及设备
技术领域
本发明涉及一种电线电缆的加工制备领域，具体涉及一种硅烷交联方法及设备。
背景技术
交联反应可提高材料的使用温度、耐环境应力性能，力学性能和载流量，在电力行业应用广泛。交联反应主要有三种方法：硅烷交联、辐照交联和过氧化物交联。辐照交联和过氧化物交联对设备要求高、投资较大，在低压电力电缆和架空绝缘电缆等领域，主要采用硅烷交联的方式。
硅烷交联反应是一个吸水过程，必须在温水或者水蒸气中进行。目前采用的硅烷交联工艺主要是温水交联和蒸汽交联，其中：
温水交联是将整盘线芯放入约90℃的温水池中，缆芯头部伸出水外或者在温水池密封完好，以防止电缆进水，缺点是：容易进水且电缆长时间浸泡在水中，线芯因水的渗透发生氧化反应，长时间的浸泡也增加了交联聚乙烯产生水树的风险；
蒸汽交联是在蒸汽室中进行交联反应，热传导快，交联度均匀，交联时间相对于温水交联可缩短近2h，但蒸汽交联对设备要求较高，蒸汽室保温隔热性能要好，温度压力要保持均匀和稳定，电缆出入蒸汽室速度要快，否则会造成大量蒸汽溢出和交联不均匀的现象，但由于硅烷交联是吸水反应，常压下蒸汽压力小，水分子浸入绝缘线芯的绝缘高分子速度慢且水分子的浸入会导致线芯的氧化，线芯的氧化增大了电阻，降低了载流量，使电缆安全裕度减小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可有效避免交联过程中导体被水分子氧化的硅烷交联电缆的方法及设备。
本发明提供的这种硅烷交联电缆的方法，包括如下步骤：
（1）、在电缆的导体和绝缘层之间充填不与氧气和铜反应的气体；
（2）、当电缆进气端所充填的气体浓度与出气端所充填的气体浓度差值在预设范围内时，对电缆两端作封头处理；
（3）、将已封头的电缆送入蒸汽室中，通过蒸汽发生器向蒸汽室中输入蒸汽进行蒸汽交联反应。
在上述步骤（3）中，当蒸汽室中的温度达到预设温度范围时，对蒸汽室中的电缆计时加热3～8h，然后冷却0.5h后送出，同时送入已封头的电缆。
在上述步骤（3）中，设定蒸汽发生器产生的蒸汽温度为110～150℃、压力为0.2～0.3MPa，蒸汽室中预设的温度范围为80～95℃。
本发明还提供了一种实施上述方法的硅烷交联电缆的设备，包括蒸汽室和与该蒸汽室连通的蒸汽发生器，还包括用于向电缆的导体和绝缘层之间充填不与氧气和铜反应的气体并对电缆两端封头的防氧化装置。
所述防氧化装置包括充气罐、两个气体检测仪、套装在电缆进气端和出气端上的热缩管，所述充气罐通过一气体检测仪与电缆进气端上的热缩管连接，电缆出气端上的热缩管与另一气体检测仪连接。
为实现本发明对温度的精确控制，所述蒸汽发生器通过蒸汽管道与蒸汽室内连通，在位于蒸汽室内的蒸汽管道上设有若干排气孔，在所述蒸汽室内安有温度传感器，在所述蒸汽发生器上设有用于显示并调控蒸汽温度及压力的控制面板，该控制面板与温度传感器电联并用于显示温度传感器测得的温度。
为提高本发明的保温隔热性能，在所述蒸汽室外和蒸汽管道上均包覆有保温层，包覆在所述蒸汽管道上的保温层厚度≥0.5cm，包覆在所述蒸汽室外的保温层的厚度≥5cm并由可承受120℃以上温度的保温材料制成。
为使本发明蒸汽室内的温度分布更加均匀，在所述蒸汽室内设有风机。
为实现电缆的快速自动输送，在所述蒸汽室内设有用于自动输送电缆的自动轨道。
为方便时时观察蒸汽室内电缆的硅烷交联过程，在所述蒸汽室的墙面上设有观察窗。
本发明通过向待硅烷交联电缆的导体和绝缘层之间充填不与氧气和铜反应的气体，利用该气体可有效隔绝进入电缆内的水蒸气与铜导体发生氧化反应，提高了硅烷交联后电缆的质量；当待硅烷交联电缆的进气端与出气端的充填气体浓度相近或相同时再对电缆两端进行封头处理，可使电缆内铜导体的防氧化性首尾均衡一致，避免电缆在硅烷交联时可能出现局部防氧化的问题。本发明结构简单、操作方便、均匀性好，在可以高效率地使电缆得到充分交联的同时，克服了交联过程中导体氧化的问题，节约了时间，提高了电缆质量。
附图说明
图1为本发明硅烷交联电缆的设备的结构示意图。
图2为图1中A-A处剖视图的放大结构示意图。
图中示出的标记及所对应的构件名称为：
1、蒸汽室；2、蒸汽发生器；3、防氧化装置；4、温度传感器；5、控制面板；6、保温层；7、风机；8、自动轨道；9、观察窗；21、蒸汽管道；22、排气孔；31、充气罐；32/33、气体检测仪；34/35、热缩管。
具体实施方式
本发明这种硅烷交联电缆的方法，包括如下步骤：
（1）、在电缆的导体和绝缘层之间充填不与氧气和铜反应的气体；
（2）、当电缆进气端所充填的气体浓度与出气端所充填的气体浓度差值在预设范围内时，对电缆两端作封头处理；
（3）、将已封头的电缆送入蒸汽室中，通过蒸汽发生器向蒸汽室中输入蒸汽进行蒸汽交联反应，设定蒸汽发生器产生的蒸汽温度为110～150℃、压力为0.2～0.3MPa，设定蒸汽室中温度范围为80～95℃，当蒸汽室中的温度达到设定的温度范围时，对蒸汽室中的已封头的电缆计时加热3～8h，然后冷却0.5h后送出，同时送入步骤（2）中已封头的电缆。
从图1和图2可以看出，本发明这种硅烷交联电缆的设备，包括蒸汽室1、蒸汽发生器2和用于向电缆的导体和绝缘层之间充填不与氧气和铜反应的气体并对电缆两端封头的防氧化装置3，蒸汽发生器2通过若干蒸汽管道21与蒸汽室1内部连通，在位于蒸汽室1内的蒸汽管道21上均匀分布有若干排气孔22，蒸汽发生器2产生的蒸汽通过蒸汽管道21上的排气孔22向蒸汽室1内扩散，防氧化装置3包括充气罐31、两个气体检测仪32、33和热缩管34、35，充气罐31通过气体检测仪31与热缩管34连接，热缩管34套装在电缆进气端上，热缩管35套装在电缆出气端上，气体检测仪32与热缩管35连接连接；在充气罐31中充填的气体为不与氧气、不与铜发生反应的无毒无异味气体，如氮气、氩气等；气体检测仪32、33采用与充气罐31内气体对应的数显式氮气检测仪或者氩气检测仪等，用于检测电缆进气端及出气端中相应气体的含量；热缩管34、35在高温下会收缩贴合，常温下有防水密封的作用。
从图1和图2还可以看出，在本发明蒸汽室1内部的前、中、后不同位置处至少安有三个温度传感器4，在蒸汽发生器2上设有控制面板5，温度传感器4与控制面板5电联，控制面板5用于显示并调控蒸汽发生器2产生的蒸汽温度及压力、用于显示温度传感器4测得的蒸汽室1内的温度。
从图1和图2还可以看出，在本发明蒸汽室1外和蒸汽管道21上均包覆有保温层6，包覆在蒸汽管道21上的保温层6厚度≥0.5cm，包覆在蒸汽室1外的保温层6由聚氨酯、石棉、硅酸铝等能承受120℃以上温度的保温材料制成且厚度≥5cm。
从图1和图2还可以看出，在本发明蒸汽室1内设有风机7和用于自动输送已封头电缆的自动轨道8，自动轨道8的进料端与防氧化装置3相连；在蒸汽室1的墙面上设有由透明无色的隔热材料制成的观察窗9。
使用本发明中的硅烷交联电缆的设备对一盘具尺寸为1.6m、电压等级为0.6/1KV、1×120mm2的电缆进行硅烷交联电缆的方法，包括如下步骤：
（1）、使用充气罐31在电缆的导体和绝缘层之间充满不与氧气和铜反应的无毒无异味气体；
（2）、当气体检测仪32和33显示的数值显示相近或者相同，使用热缩管34、35对电缆两端进行封头处理；
（3）、通过控制面板5设定蒸汽发生器2产生的蒸汽温度为110～120℃、压力为0.2～0.3MPa，通过控制面板5设定蒸汽室1中温度范围为80～95℃，将已封头的电缆利用自动轨道8快速送至外部包覆有5cm厚的硅酸铝棉毯保温层的蒸汽室1中，用蒸汽发生器2产生蒸气，该蒸汽通过内部包覆有1cm厚的保温层6的蒸汽管道21输送至蒸汽室1中，通过排气孔22每隔1m间距均匀分布和风机7的转动使蒸汽室1中的温度均匀，当蒸汽室1中的温度达到设定的温度范围时，对蒸汽室1中的已封头的电缆计时加热交联6h，然后冷却0.5h后送出，同时通过自动轨道8快速送入步骤（2）中已封头的电缆。
交联后的电缆导体光亮，无氧化现象，首端和尾端交联度均合格。
在本发明使用过程中，当蒸汽室1中温度和蒸汽压力低于预设温度时，控制面板5控制蒸汽发生器2自动开启；达到预设范围时，控制面板5控制蒸汽发生器2自动关闭。

Claims (10)

1.一种硅烷交联电缆的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）、在电缆的导体和绝缘层之间充填不与氧气和铜反应的气体；
（2）、当电缆进气端所充填的气体浓度与出气端所充填的气体浓度差值在预设范围内时，对电缆两端作封头处理；
（3）、将已封头的电缆送入蒸汽室中，通过蒸汽发生器向蒸汽室中输入蒸汽进行蒸汽交联反应。
2.根据权利要求1所述的硅烷交联电缆的方法，其特征在于：在上述步骤（3）中，当蒸汽室中的温度达到预设温度范围时，对蒸汽室中的电缆计时加热3～8h，然后冷却0.5h后送出，同时送入已封头的电缆。
3.根据权利要求2所述的硅烷交联电缆的方法，其特征在于：在上述步骤（3）中，设定蒸汽发生器产生的蒸汽温度为110～150℃、压力为0.2～0.3MPa，蒸汽室中预设的温度范围为80～95℃。
4.一种实施权利要求1至3任一所述硅烷交联电缆的方法的硅烷交联电缆的设备，包括蒸汽室和与该蒸汽室连通的蒸汽发生器，其特征在于：还包括用于向电缆的导体和绝缘层之间充填不与氧气和铜反应的气体并对电缆两端封头的防氧化装置。
5.根据权利要求4所述的硅烷交联电缆的设备，其特征在于：所述防氧化装置包括充气罐、两个气体检测仪、套装在电缆进气端和出气端上的热缩管，所述充气罐通过一气体检测仪与电缆进气端上的热缩管连接，电缆出气端上的热缩管与另一气体检测仪连接。
6.根据权利要求4所述的硅烷交联电缆的设备，其特征在于：所述蒸汽发生器通过蒸汽管道与蒸汽室内连通，在位于蒸汽室内的蒸汽管道上设有若干排气孔，在所述蒸汽室内安有温度传感器，在所述蒸汽发生器上设有用于显示并调控蒸汽温度及压力的控制面板，该控制面板与温度传感器电联并用于显示温度传感器测得的温度。
7.根据权利要求4或6所述的硅烷交联电缆的设备，其特征在于：在所述蒸汽室外和蒸汽管道上均包覆有保温层，包覆在所述蒸汽管道上的保温层厚度≥0.5cm，包覆在所述蒸汽室外的保温层的厚度≥5cm并由可承受120℃以上温度的保温材料制成。
8.根据权利要求4或6所述的硅烷交联电缆的设备，其特征在于：在所述蒸汽室内设有风机。
9.根据权利要求4或6所述的硅烷交联电缆的设备，其特征在于：在所述蒸汽室内设有用于自动输送电缆的自动轨道。
10.根据权利要求4或6所述的硅烷交联电缆的设备，其特征在于：在所述蒸汽室的墙面上设有观察窗。
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