CN107871556A - 高载流量的架空绝缘电缆及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高载流量的架空绝缘电缆，其外导电层依次包覆有半导电屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层；所述交联聚乙烯绝缘层由以下组分组成：低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、亚磷酸脂、双酚A、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、炭黑、硬脂酸、硬脂酸甘油酯、乙撑硫脲、十二碳醇酯；所述炭黑粒径为P型炭黑，粒径12～22nm，硫含量100～500PPM，灰分为100~500PPM。本发明架空绝缘电缆满足电力电缆高负荷需求，提高架空电缆输送电流能力及满足长期工作的耐受温度和最高运行温度，保证其安全运行的可靠性，不发生热老化和电老化绝缘故障，从而可根据电缆运行的实时环境情况来实现动态增容。

Description

高载流量的架空绝缘电缆及其制造工艺

技术领域

本发明涉及一种架空绝缘电缆，尤其涉及一种高载流量的架空绝缘电缆。

背景技术

10kV架空配电线路用绝缘导线是城市配电网建设与改造中的一项重点环节。它具有地埋电缆的一系列优点又能克服架空裸线的许多缺点，能解决常规裸导线在运行过程中遇到的一些难题，且价格较地埋电缆便宜得多。

随着国民经济的持续发展，“十二五”期间我国电力需求量呈急剧增加趋势，尤其东部地区电力负荷持续增加，伴随着特高压电网的规模建设，西部充沛电力不断输送到东部发达地区，使城市配电网受端承受较大的负荷；同时由于线路走廊资源的日益紧张、走廊占地压力的不断加大，新建输电线路显得越来越困难。由于受输电线路走廊等限制因素的影响，负荷通道常常出现“卡脖子”现象，使负荷不能有效地送往受端。为了解决日益增长的用电负荷与电缆线路建设困难之间的矛盾，国家政策要求把研究方向从电网的扩张转移到挖掘现有网络的潜力、提高现有输电网的输送能力上。

而提高线路输电容量主要从两条途径解决：一、是提高输电电压，二、是提高输电电流。在不改变现有线路输电电压的前提下，提高导线允许载流量就成为增大系统稳定输电容量，提升线路正常输送能力的主要方向。

发明内容

本发明提供一种高载流量的架空绝缘电缆，此架空绝缘电缆满足电力电缆高负荷需求，提高架空电缆输送电流能力及满足长期工作的耐受温度和最高运行温度，保证其安全运行的可靠性，不发生热老化和电老化绝缘故障，从而可根据电缆运行的实时环境情况来实现动态增容；同时提供一种用于上述的架空绝缘电缆的制造工艺。

为达到上述目的，本发明采用的第一技术方案是：一种高载流量的架空绝缘电缆，包括：高导电率圆形铝导体、若干根第一梯形铝导体和若干根第二梯形铝导体，所述高导电率圆形铝导体位于中心，若干根所述第一梯形铝导体绞合于高导电率圆形铝导体外表面从而形成内导电层，若干根所述第二梯形铝导体绞合于内导电层外表面从而形成外导电层，此第一梯形铝导体的高度高于第二梯形铝导体的高度；所述外导电层依次包覆有半导电屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层；

所述交联聚乙烯绝缘层由以下组分组成：

低密度聚乙烯 100份，

高密度聚乙烯 50~70份，

亚磷酸脂 6~8份，

双酚A 2~3份，

过氧化二异丙苯 4~8份，

过氧化二叔丁基 3~5份，

三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 1~2份，

甲基丙烯酸酯 0.6~0.9份，

炭黑 7~9份，

硬脂酸 1~3份，

硬脂酸甘油酯 0.6~1.2份，

乙撑硫脲 1~2份，

十二碳醇酯 2~3份；

所述炭黑粒径为P型炭黑，粒径12～22nm，硫含量100～500PPM，灰分为100~500PPM。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述第一梯形铝导体的数目为5~7根。

2、上述方案中，所述第二梯形铝导体的数目为9~12根。

本发明采用的第二技术方案是：一种用于上述的架空绝缘电缆的制造工艺，所述架空绝缘电缆中交联聚乙烯绝缘层通过以下步骤获得：

步骤1. 将低密度聚乙烯100份、高密度聚乙烯50~70份在70℃~80℃密炼机中混炼3min~4min；

步骤2. 在所述密炼机中再加入亚磷酸脂6~8份、双酚A2~3份、过氧化二异丙苯4~8份、过氧化二叔丁基3~5份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯1~2份、甲基丙烯酸酯0.6~0.9份、炭黑7~9份，混炼2min~3min；

步骤3. 在所述密炼机中最后加入硬脂酸1~3份、硬脂酸甘油酯0.6~1.2份、乙撑硫脲1~2份、十二碳醇酯2~3份，混炼1min~2min，形成混炼胶料，该混炼胶料在温度达到90℃~100℃时从所述密炼机中排出；

步骤4. 排出的所述混炼胶料在开炼机上薄通1~2 次，并摆胶2~3次，接着在三辊压延机上压延，不开条出片；

步骤5. 压延后的混炼胶料室温存放7h~9h，然后放入密炼机混炼，混炼温度达到90℃~120℃时加所述硫化剂过氧化二异丙苯1.5%、所述助硫化剂三烯丙基异三聚氰酸酯1.3%，接着混炼0.5min~1.5min，然后排出混炼胶料；

步骤6. 该混炼胶料在开炼机上薄通1~2次，并摆胶2~3次，接着在三辊压延机上开条出片，输出的橡页经过冷却辊冷却，过滑石粉箱后，即制得交联聚乙烯绝缘层。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1. 本发明高载流量的架空绝缘电缆及其制造工艺，其在低密度聚乙烯100份、高密度聚乙烯50~70份、亚磷酸脂6~8份、双酚A2~3份、过氧化二异丙苯4~8份、过氧化二叔丁基3~5份、硬脂酸1~3份、硬脂酸甘油酯0.6~1.2份和特定物化参数的炭黑7~9份中进一步添加三羟甲基丙烷三丙烯酸酯1~2份、甲基丙烯酸酯0.6~0.9份，使得架空绝缘电缆护套层耐温等级由原来的90℃提升到105℃以上，不发生热老化和电老化绝缘故障，克服了由于因绝缘层耐热温度低，制约了电缆的载流量的提升的缺陷，从而可根据电缆运行的实时环境情况来实现动态增容。提高现行规范规定的导线允许温度将增加已建线路的输送容量，提升电网运行的安全裕度，降低新建线路投资，减小输电走廊的占地压力；

2. 本发明高载流量的架空绝缘电缆及其制造工艺，其在配方进一步添加乙撑硫脲1~2份、十二碳醇酯2~3份，改善了抗张强度和伸长率性能，在大气和光老化作用下，试样经42d老化后，绝缘的抗张强度和伸长率的变化率应不超过±30%范围，经过21d老化后与经42d老化后试样对比，抗张强度和伸长率的变化率应不超过±15%范围；其次，其若干根所述第一梯形铝导体绞合于高导电率铝杆外表面从而形成内导电层，若干根所述第二梯形铝导体绞合于内导电层外表面从而形成外导电层，克服了现有导体采用紧压圆形结构，接触电阻较大，梯形型线有较低的径向温度梯度，接触面的增加，改善了圆周上和层之间的电流分布，使电流更趋向于按直线流动，有较小接触电阻，减小接触电阻。通过结构的调整、使用新型材料，将大幅度提高架空绝缘电缆的载流量。

附图说明

附图1为本发明高载流量的架空绝缘电缆结构示意图。

以上附图中：1、高导电率圆形铝导体；2、第一梯形铝导体；3、第二梯形铝导体；4、内导电层；5、外导电层；6、半导电屏蔽层；7、交联聚乙烯绝缘层。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例1~4：一种高载流量的架空绝缘电缆，包括：高导电率圆形铝导体1、若干根第一梯形铝导体2和若干根第二梯形铝导体3，所述高导电率圆形铝导体1位于中心，若干根所述第一梯形铝导体2绞合于高导电率圆形铝导体1外表面从而形成内导电层4，若干根所述第二梯形铝导体3绞合于内导电层4外表面从而形成外导电层5，此第一梯形铝导体2的高度高于第二梯形铝导体3的高度；所述外导电层5依次包覆有半导电屏蔽层6、交联聚乙烯绝缘层7；

上述实施例1~4交联聚乙烯绝缘层7由以下组分组成，如表1所示：

表1

所述炭黑粒径为P型炭黑，粒径12～22nm，硫含量100～500PPM，灰分为100~500PPM。

上述第一梯形铝导体2的数目为6根，上述第二梯形铝导体3的数目为10根。

一种用于权利要求1所述的架空绝缘电缆的制造工艺，所述架空绝缘电缆中交联聚乙烯绝缘层7通过以下步骤获得：

步骤1. 将低密度聚乙烯100份、高密度聚乙烯50~70份在70℃~80℃密炼机中混炼3min~4min；

步骤2. 在所述密炼机中再加入亚磷酸脂6~8份、双酚A2~3份、过氧化二异丙苯4~8份、过氧化二叔丁基3~5份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯1~2份、甲基丙烯酸酯0.6~0.9份、炭黑7~9份，混炼2min~3min；

步骤3. 在所述密炼机中最后加入硬脂酸1~3份、硬脂酸甘油酯0.6~1.2份、乙撑硫脲1~2份、十二碳醇酯2~3份，混炼1min~2min，形成混炼胶料，该混炼胶料在温度达到90℃~100℃时从所述密炼机中排出；

步骤4. 排出的所述混炼胶料在开炼机上薄通1~2 次，并摆胶2~3次，接着在三辊压延机上压延，不开条出片；

步骤5. 压延后的混炼胶料室温存放7h~9h，然后放入密炼机混炼，混炼温度达到90℃~120℃时加所述硫化剂过氧化二异丙苯1.5%、所述助硫化剂三烯丙基异三聚氰酸酯1.3%，接着混炼0.5min~1.5min，然后排出混炼胶料；

步骤6. 该混炼胶料在开炼机上薄通1~2次，并摆胶2~3次，接着在三辊压延机上开条出片，输出的橡页经过冷却辊冷却，过滑石粉箱后，即制得交联聚乙烯绝缘层。

实施例1架空绝缘电缆中交联聚乙烯绝缘层7性能见表2和表3所示：

表2光老化前后试片性能变化结果

表3热老化前后绝缘机械性能

铝杆特征在于：采用高导电率铝杆，其导电率由普通铝杆的61%IACS提高到63%IACS。降低线路传输时的损耗，提高线路电能传输的利用率。

导体特征在于：采用型线结构，减少单丝与单丝之间的缝隙，提高紧压系数，更好的均衡电场。与普通地图结构相比，传输相同电流的情况下，该结构导体外径更小，在大跨越、重覆冰地区优势尤为明显。

交联聚乙烯绝缘料特征在于：采用耐热等级为105℃的绝缘料，较普通耐热90℃绝缘料提高1.17倍。

载流量计算结果对比

采用上述高载流量的架空绝缘电缆时，其在低密度聚乙烯100份、高密度聚乙烯50~70份、亚磷酸脂6~8份、双酚A2~3份、过氧化二异丙苯4~8份、过氧化二叔丁基3~5份、硬脂酸1~3份、硬脂酸甘油酯0.6~1.2份和特定物化参数的炭黑7~9份中进一步添加三羟甲基丙烷三丙烯酸酯1~2份、甲基丙烯酸酯0.6~0.9份，使得架空绝缘电缆护套层耐温等级由原来的90℃提升到105℃以上，，不发生热老化和电老化绝缘故障，克服了由于因绝缘层耐热温度低，制约了电缆的载流量的提升的缺陷，从而可根据电缆运行的实时环境情况来实现动态增容。提高现行规范规定的导线允许温度将增加已建线路的输送容量，提升电网运行的安全裕度，降低新建线路投资，减小输电走廊的占地压力；其次，其在配方进一步添加乙撑硫脲1~2份、十二碳醇酯2~3份，改善了抗张强度和伸长率性能，在大气和光老化作用下，试样经42d老化后，绝缘的抗张强度和伸长率的变化率应不超过±30%范围，经过21d老化后与经42d老化后试样对比，抗张强度和伸长率的变化率应不超过±15%范围。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高载流量的架空绝缘电缆，其特征在于：包括：高导电率圆形铝导体（1）、若干根第一梯形铝导体（2）和若干根第二梯形铝导体（3），所述高导电率圆形铝导体（1）位于中心，若干根所述第一梯形铝导体（2）绞合于高导电率圆形铝导体（1）外表面从而形成内导电层（4），若干根所述第二梯形铝导体（3）绞合于内导电层（4）外表面从而形成外导电层（5），此第一梯形铝导体（2）的高度高于第二梯形铝导体（3）的高度；所述外导电层（5）依次包覆有半导电屏蔽层（6）、交联聚乙烯绝缘层（7）；

所述交联聚乙烯绝缘层（7）由以下组分组成：

低密度聚乙烯 100份，

高密度聚乙烯 50~70份，

亚磷酸脂 6~8份，

双酚A 2~3份，

过氧化二异丙苯 4~8份，

过氧化二叔丁基 3~5份，

三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 1~2份，

甲基丙烯酸酯 0.6~0.9份，

炭黑 7~9份，

硬脂酸 1~3份，

硬脂酸甘油酯 0.6~1.2份，

乙撑硫脲 1~2份，

十二碳醇酯 2~3份；

所述炭黑粒径为P型炭黑，粒径12～22nm，硫含量100～500PPM，灰分为100~500PPM。

2.根据权利要求1所述的高载流量的架空绝缘电缆，其特征在于：所述第一梯形铝导体（2）的数目为5~7根。

3.根据权利要求1所述的高载流量的架空绝缘电缆，其特征在于：所述第二梯形铝导体（3）的数目为9~12根。

4.一种用于权利要求1所述的架空绝缘电缆的制造工艺，其特征在于：所述架空绝缘电缆中交联聚乙烯绝缘层（7）通过以下步骤获得：

步骤1. 将低密度聚乙烯100份、高密度聚乙烯50~70份在70℃~80℃密炼机中混炼3min~4min；

步骤2. 在所述密炼机中再加入亚磷酸脂6~8份、双酚A2~3份、过氧化二异丙苯4~8份、过氧化二叔丁基3~5份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯1~2份、甲基丙烯酸酯0.6~0.9份、炭黑7~9份，混炼2min~3min；

步骤3. 在所述密炼机中最后加入硬脂酸1~3份、硬脂酸甘油酯0.6~1.2份、乙撑硫脲1~2份、十二碳醇酯2~3份，混炼1min~2min，形成混炼胶料，该混炼胶料在温度达到90℃~100℃时从所述密炼机中排出；

步骤4. 排出的所述混炼胶料在开炼机上薄通1~2 次，并摆胶2~3次，接着在三辊压延机上压延，不开条出片；

步骤5. 压延后的混炼胶料室温存放7h~9h，然后放入密炼机混炼，混炼温度达到90℃~120℃时加所述硫化剂过氧化二异丙苯1.5%、所述助硫化剂三烯丙基异三聚氰酸酯1.3%，接着混炼0.5min~1.5min，然后排出混炼胶料；

步骤6. 该混炼胶料在开炼机上薄通1~2次，并摆胶2~3次，接着在三辊压延机上开条出片，输出的橡页经过冷却辊冷却，过滑石粉箱后，即制得交联聚乙烯绝缘层。