CN107833671A - 一种电缆用绝缘布及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电缆用绝缘布及其应用方法,该电缆用绝缘布由玄武岩纤维原纱线编织而成,经纬密度为35‑60根/cm;所述玄武岩纤维原纱线由连续玄武岩纤维并捻而成,密度为130‑180Tex,合股根数为3‑8根;该电缆用绝缘布具有优异的电性能、力学性能和加工性,从而代替现有的木质纤维纸用于电缆的油浸绝缘材料中,显著提高电缆的耐热性、力学性能和阻燃性。
Description
技术领域
本发明涉及电缆材料领域,具体涉及一种电缆用绝缘布及其应用方法。
背景技术
电缆是用一根或多根导线经过绞合制作成导体线芯,再在导体上施以相应的绝缘层,外面包上密封护套而形成的导线,主要由线芯、绝缘层、屏蔽层和护套层构成。电缆具有占用地面和空间少;供电安全可靠,触电可能性小;有利于提高电力系统的功率因数;运行、维护工作简单方便;有利于美化城市,具有保密性等诸多优点,被广泛应用于生活和生产中的各个领域。
电缆中绝缘层的作用是将线芯与大地以及不同相的线芯间在电气上彼此隔离,从而保证在输送电能时不发生相对地或相间击穿短路。经过实验和长期使用经验证明,高品质的电缆中,绝缘层的材料需要具有以下性能:耐压强度高;介质损耗角正切值低;耐电晕性能好;化学性能稳定;耐低温;耐热性能好;机械加工性能好;使用寿命长。现有的电缆绝缘层材料大致可分为油浸纸、橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯和交联聚乙烯等几大类,虽然能满足常规电缆的性能需求,但在用于制备特殊环境下使用的电缆时,其性能略显不足。
现有电缆中使用的油浸纸多为木质纤维纸,虽然具有成本低,加工性好的优点,但也存在耐热性差、吸水性强、机械强度低、易燃的缺点,因而,采用该类油浸纸的电缆在高温,高强度等特殊环境下难以应用。
玄武岩纤维是一种新出现的新型无机环保绿色高性能纤维材料,是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在高温熔融后,通过纺丝工艺制备而成的,生产工艺产生的废弃物少,对环境污染小,产品废弃后可直接转入生态环境中,无任何危害,因而是一种名副其实的绿色、环保材料。并且,玄武岩纤维化学稳定性好、电绝缘性好、介电常数小,介电损耗小,抗腐蚀、不燃烧、耐高温,完全满足电缆对绝缘层材料基本性能的要求,因而,将其替代现有电缆木质纤维绝缘材料用于制备应用于特殊环境下的电缆是可行的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有木质纤维类油浸纸存在的耐热性差、吸水性强、力学性能差、易燃的缺陷,提供一种电缆用绝缘布及其应用方法;本发明将玄武岩纤维经合理的控制玄武岩纤维布的经纬密度和玄武岩纤维原纱线密度的大小,使纤维布具有优异的电性能、力学性能和加工性,从而代替现有的木质纤维纸用于电缆的油浸绝缘材料中,显著提高电缆的耐热性、力学性能和阻燃性。
为了实现上述发明目的,本发明提供了一种电缆用绝缘布,由玄武岩纤维原纱线编织而成,经纬密度为35-60根/cm;所述玄武岩纤维原纱线由连续玄武岩纤维并捻而成,密度为130-180Tex,合股根数为3-8根。
本发明一种电缆用绝缘布,通过合理的控制玄武岩纤维布的经纬密度和玄武岩纤维原纱线密度的大小,来控制纤维布中孔隙大小和厚度,从而使纤维布具有优异的电性能、力学性能和加工性,使纤维布能代替现有的木质纤维纸用于电缆的油浸绝缘材料中,进而显著提高电缆的耐热性、力学性能和阻燃性,使电缆能应用于更多特殊环境条件中。
上述一种电缆用绝缘布中,其中,所述绝缘布的经纬密度限制了纤维布的孔隙大小,经纬密度越大,孔隙越小,击穿通道越小,击穿电压越大,力学性能越好;但经纬密度过大,编制困难,加工性变差,利于其在电缆中的应用;优选的,所述的绝缘布经纬密度为40-50根/cm。
其中,所述的玄武岩纤维原纱线密度影响纤维布的厚度,而纤维布厚度对其加工性和对高频电场的电性能具有影响,密度越大,纤维布厚度越大,对高频电场的电性能越差;密度越小,纤维布厚度越小,编制难度增加;优选的,所述的玄武岩纤维原纱线密度为150-160Tex。
上述一种电缆用绝缘布中,其中,所述的连续玄武岩纤维中包括有重量百分数为0.1-1.5%的纳米氧化铝;纳米氧化铝可以阻挡击穿通道的发展,提高玄武岩纤维的击穿强度。优选的,所述的纳米氧化铝的直径为2-10nm;直径过大,相容性降低,对击穿通道的阻挡作用降低,直径过小,不利于分散。最优选的,所述的纳米氧化铝为长径比为1.5-3︰1的氧化铝晶须,晶须能嵌入不同的晶相结构中,对击穿通道的阻挡作用更好。
其中,所述的连续玄武岩纤维中还包括0.6-2.8%的纳米二氧化硅;纳米二氧化硅能影响玄武岩纤维中晶相分布和大小,使玄武岩纤维中晶相分布更均匀,大小差异更小,使玄武岩纤维的耐电晕和电树枝化的性能更好。优选的,所述的纳米二氧化硅的粒径为5-20nm;粒径过大,玄武岩纤维中晶相直径大,对耐电晕和电树枝化增强作用降低;粒径过小,不利于分散。
为了实现上述发明目的,本发明提供了一种电缆用绝缘布的应用方法,包括以下步骤:将电缆用绝缘布用电缆油浸渍后,包覆在电缆的导电线芯外形成绝缘层。
本发明一种电缆用绝缘布的应用方法,将电缆用绝缘布与电缆油共用用于油浸纸电缆的绝缘层,不仅能提高绝缘层的绝缘性,增加电缆的电性能,还能提高电缆的耐高温、耐腐蚀和阻燃性,使电缆能用于更多特殊环境条件中。
上述一种电缆用绝缘布的应用方法,其中,所述的电缆油为硅油、松香石油基绝缘剂、十二烷基苯合成油中的一种或多种。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
1、本发明电缆用绝缘布具有优异的电性能、力学性能和加工性,使纤维布能代替现有的木质纤维纸用于电缆的油浸绝缘材料中,进而显著提高电缆的耐热性、力学性能和阻燃性,使电缆能应用于更多特殊环境条件中。
2、本发明将电缆用绝缘布应用于油浸纸电缆的绝缘层,不仅能提高绝缘层的绝缘性,增加电缆的电性能,还能提高电缆的耐高温、耐腐蚀和阻燃性,使电缆能用于更多特殊环境条件中。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
一种电缆用绝缘布,由玄武岩纤维原纱线编织而成,经纬密度为40根/cm;玄武岩纤维原纱线由5根含有重量百分数为1.2%长径比为1.5︰1、直径为5nm的氧化铝晶须和1.2%的粒径为15nm纳米二氧化硅的连续玄武岩纤维并捻而成,密度为150Tex。
实施例2
一种电缆用绝缘布,由玄武岩纤维原纱线编织而成,经纬密度为50根/cm;玄武岩纤维原纱线由6根含有重量百分数为0.5%长径比为3︰1、直径为8nm的氧化铝晶须和2.0%的粒径为10nm纳米二氧化硅的连续玄武岩纤维并捻而成,密度为160Tex。
实施例3
一种电缆用绝缘布,由玄武岩纤维原纱线编织而成,经纬密度为35根/cm;玄武岩纤维原纱线由3根含有重量百分数为0.1%直径为10nm的氧化铝颗粒和0.6%的粒径为20nm纳米二氧化硅的连续玄武岩纤维并捻而成,密度为130Tex。
实施例4
一种电缆用绝缘布,由玄武岩纤维原纱线编织而成,经纬密度为60根/cm;玄武岩纤维原纱线由8根含有重量百分数为1.5%直径为2nm的氧化铝颗粒和2.8%的粒径为5nm纳米二氧化硅的连续玄武岩纤维并捻而成,密度为180Tex。
对比例1
一种绝缘布,由玄武岩纤维原纱线编织而成,经纬密度为30根/cm;玄武岩纤维原纱线由5根含有重量百分数为1.2%长径比为1.5︰1、直径为5nm的氧化铝晶须和1.2%的粒径为15nm纳米二氧化硅的连续玄武岩纤维并捻而成,密度为150Tex。
对比例2
一种绝缘布,由玄武岩纤维原纱线编织而成,经纬密度为40根/cm;玄武岩纤维原纱线由5根含有重量百分数为1.2%长径比为1.5︰1、直径为5nm的氧化铝晶须和1.2%的粒径为15nm纳米二氧化硅的连续玄武岩纤维并捻而成,密度为120Tex。
对比例3
一种绝缘布,由玄武岩纤维原纱线编织而成,经纬密度为40根/cm;玄武岩纤维原纱线由5根含有重量百分数为1.2%长径比为1.5︰1、直径为5nm的氧化铝晶须和1.2%的粒径为15nm纳米二氧化硅的连续玄武岩纤维并捻而成,密度为200Tex。
对比例4
一种绝缘布,由玄武岩纤维原纱线编织而成,经纬密度为40根/cm;玄武岩纤维原纱线由5根含有重量百分数为1.2%长径比为1.5︰1、直径为5nm的氧化铝晶须的连续玄武岩纤维并捻而成,密度为150Tex。
对比例5
一种绝缘布,由玄武岩纤维原纱线编织而成,经纬密度为40根/cm;玄武岩纤维原纱线由5根含有重量百分数为1.2%的粒径为15nm纳米二氧化硅的连续玄武岩纤维并捻而成,密度为150Tex。
对比例6
木质纤维纸,厚度为0.5mm。
将上述实施例1-4和对比例1-5中的绝缘布与对比例6中的木质纤维纸一起用硅油浸润后,进行性能检测,记录数据如下:
编号 | 击穿强度(KV/mm) | 抗电晕 | 抗电树枝化 | 阻燃性 | 耐高温(℃) |
实施例1 | ≥45 | ++++ | ++++ | +++++ | ≤250 |
实施例2 | ≥45 | ++++ | ++++ | +++++ | ≤250 |
实施例3 | ≥45 | ++++ | ++++ | +++++ | ≤250 |
实施例4 | ≥45 | ++++ | ++++ | +++++ | ≤250 |
对比例1 | ≥30 | ++++ | ++++ | +++++ | ≤250 |
对比例2 | ≥35 | ++++ | ++++ | +++++ | ≤250 |
对比例3 | ≥30 | ++++ | ++++ | +++++ | ≤250 |
对比例4 | ≥35 | ++ | ++ | +++++ | ≤250 |
对比例5 | ≥20 | +++ | +++ | +++++ | ≤250 |
对比例6 | ≥18 | +++++ | +++++ | +++ | ≤80 |
注:“+”越多,表示性能越好。
对上述实验数据分析可知,实施例1-4中使用本发明绝缘布,得到的油浸纸电性能好,阻燃性和耐高温性能佳;而对比例1-5中,未采用本发明技术方案中对绝缘布的限定,得到的油浸纸电能显著降低;而对比例6中为常规木质纤维油浸纸,其击穿强度、阻燃性和耐高温性能均显著低于玄武岩纤维布油浸纸。
Claims (10)
1.一种电缆用绝缘布,其特征在于,由玄武岩纤维原纱线编织而成,经纬密度为35-60根/cm;所述玄武岩纤维原纱线由连续玄武岩纤维并捻而成,密度为130-180Tex,合股根数为3-8根。
2.根据权利要求1所述的绝缘布,其特征在于,经纬密度为40-50根/cm。
3.根据权利要求1所述的绝缘布,其特征在于,所述的玄武岩纤维原纱线密度为150-160Tex。
4.根据权利要求1所述的绝缘布,其特征在于,所述的连续玄武岩纤维中包括有重量百分数为0.1-1.5%的纳米氧化铝。
5.根据权利要求4所述的绝缘布,其特征在于,所述的纳米氧化铝的直径为2-10nm。
6.根据权利要求4或5所述的绝缘布,其特征在于,所述的纳米氧化铝为长径比为1.5-3︰1的氧化铝晶须。
7.根据权利要求1所述的绝缘布,其特征在于,所述的连续玄武岩纤维中还包括0.6-2.8%的纳米二氧化硅。
8.根据权利要求7所述的绝缘布,其特征在于,所述的纳米二氧化硅的粒径为5-20nm。
9.一种权利要求1-8任一项所述绝缘布的应用方法,其特征在于,包括以下步骤:将电缆用绝缘布用电缆油浸渍后,包覆在电缆的导电线芯外形成绝缘层。
10.根据权利要求9所述的应用方法,其特征在于,所述的电缆油为硅油、松香石油基绝缘剂、十二烷基苯合成油中的一种或多种。
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