CN108417301A - 一种中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆及生产工艺 - Google Patents
一种中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆及生产工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆及生产工艺，包括以下步骤：①、制作铜型线紧压圆形导体；②、制作绝缘屏蔽层；③、制作具有屏蔽功能的金属层；④、制作满足抗拉、抗压环境的综合金属铠装层；⑤、制作低烟、无卤、阻燃外护层。本发明的工艺方法制造的中压抗水树交联聚乙烯绝缘铜型线导体电力电缆具有结构紧凑，抗拉、抗压强度高，安全环保等特点，适用于化工厂、发电站、大型建筑物，公共场所等。
Description
技术领域
本发明涉及一种智慧能源用中压抗水树交联聚乙烯绝缘铜型线导体电力电缆的制造方法。
背景技术
在电缆行业，主要使用的金属导体材料有铜、铝和铝合金，导体的结构也有很多种，中压电力电缆导体的结构主要是紧压圆形导体，铝型线或铝合金型线导体主要用于架空导线，铜异型导体主要用于海底电缆，应用在固定敷设的中压电力电缆上比较少。
大长度的中压电力电缆用于化工厂等具有一定腐蚀性的潮湿场所，环境中的水汽容易渗透到导体和绝缘中，进而在绝缘层形成水树枝，缩短了电缆的使用寿命。同时，大长度的中压电力电缆对于电缆的半导电绝缘屏蔽和金属屏蔽的要求较高，敷设环境的复杂性要求电缆具有一定的抗拉和抗压性能，且铠装层应具有一定的耐腐蚀性。
发明内容
本发明的目的是提供一种中压抗水树交联聚乙烯绝缘铜型线导体电力电缆及其制造方法，制造出经济环保、防水汽渗透、电气绝缘性能好、抗拉、抗压能力强、固定敷设，适用于大长度，潮湿环境传输电力的电缆。
实现本发明目的的技术方案是：一种中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆的生产工艺，包括以下步骤：
①、制作铜型线紧压圆形导体；
②、制作绝缘屏蔽层；
③、制作具有屏蔽功能的金属层；
④、制作满足抗拉、抗压环境的综合金属铠装层；
⑤、制作低烟、无卤、阻燃外护层。
所述步骤①中所述的铜型线紧压圆形导体的制备方法为：通过一根圆形中心单丝及多根梯形铜单丝分层紧压绞合而成，使得紧压系数达到96％～98％，导体电阻及单丝根数符合国家标准要求。
所述步骤②中所述的绝缘屏蔽层包括由内至外依次设置的石墨烯半导电导体屏蔽层、抗水树交联聚乙烯绝缘层、防嵌入型可剥离半导电绝缘屏蔽层，通过CCV悬链线共挤设备将三层绝缘层一次生产成型。
所述步骤③中所述的具有屏蔽功能的金属层包括波纹铜丝缠绕屏蔽层和电解铜带；采用分线板可以往复转动的铜丝缠绕屏蔽设备，在所述的抗水树交联聚乙烯绝缘线芯外直接螺旋缠绕一层波纹状铜丝及疏绕一层电解铜带。
在波纹铜丝缠绕屏蔽层外疏绕一层0.1mm厚度的电解铜带，间隙率≥200％。
所述步骤④中所述的综合金属铠装层包括由内至外的低烟无卤阻燃隔离套、两层黄铜带和非磁性金属丝铠装；制备方法为在低烟无卤阻燃隔离套外绕包两层黄铜带，再缠绕多根金属丝形成非磁性金属丝铠装，金属丝选用非磁性的扁型不锈钢丝或圆形的铝丝；根据敷设环境的拉力、压力的不同调整金属丝的粗细。
所述步骤④中综合金属铠装层的结构由内至外为：低烟无卤阻燃聚烯烃隔离套，绕包2层0.1mm厚度的黄铜带，再绞合多股不锈钢扁钢丝，不锈钢扁钢丝的厚度为0.8mm，不锈扁钢丝的间隙不得超过一根钢丝的宽度。
所述步骤④中综合金属铠装层的结构由内至外为：低烟无卤阻燃聚烯烃隔离套，绕包2层0.1mm厚度的黄铜带，再绞合多股铝丝，铝丝的直径大小根据抗拉、抗压强度分为2.5mm、3.15mm和4.0mm三种，铝丝的间隙不得超过一根铝丝的直径。
同时，根据前述工艺得到一种中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆，由内至外依次为铜型线紧压圆形导体、绝缘屏蔽层、具有屏蔽功能的金属层、综合金属铠装层和低烟无卤阻燃外护层；所述绝缘屏蔽层由内至外依次为石墨烯半导电导体屏蔽层、抗水树交联聚乙烯绝缘层和防嵌入型可剥离半导电绝缘屏蔽层；所述具有屏蔽功能的金属层包括波纹铜丝缠绕屏蔽层和电解铜带；所述综合金属铠装层由内至外依次为低烟无卤阻燃隔离套、黄铜带和非磁性金属丝铠装层。
所述铜型线紧压圆形导体为中心圆形单丝外围多层梯形铜单丝分层紧压绞合结构；所述电解铜带厚度为0.1mm，间隙率≥200％；所述综合金属铠装层的结构由内至外为：低烟无卤阻燃聚烯烃隔离套，绕包2层0.1mm厚度的黄铜带，再绞合多股不锈钢扁钢丝或者多股铝丝，不锈钢扁钢丝的厚度为0.8mm，不锈扁钢丝的间隙不超过一根钢丝的宽度，铝丝的直径大小根据抗拉、抗压强度分为2.5mm、3.15mm和4.0mm三种，铝丝的间隙不超过一根铝丝的直径。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：(1)本发明采用一根圆形中心单丝及多根梯形铜单丝分层紧压绞合方式，导体表面更加光滑，可减小电缆击穿故障率，导体绞合紧压致密，紧压系数达到96％～98％，外径小，节约导体外各种材料的使用量，能够代替传统圆线铜单丝绞合成的紧压圆形导体，且性能更优。同时可满足防水汽渗透的要求，具有良好的径向或纵向防水特性。
(2)本发明的导体屏蔽层采用石墨烯半导电导体屏蔽层，大大改善了半导电屏蔽料的导电性能和加工性能；绝缘层采用抗水树交联聚乙烯绝缘，可以显著改善电缆绝缘层中的交联聚乙烯因水汽渗透而产生的水树结构，其水树长度相对于过氧化物交联聚乙烯明显降低，显著提高绝缘电缆的使用寿命；绝缘屏蔽层采用防嵌入型可剥离半导电绝缘屏蔽层，可有效减小铜丝缠绕屏蔽对绝缘屏蔽层造成的压痕，压痕可以控制在美标ICEA 94-649要求的小于等于0.18mm，同时具有优良的电气性能，降低了电缆施工的难度，在安装敷设过程中更为便捷有利。
(3)本发明在电缆绝缘线芯外缠绕多根铜丝作为金属屏蔽层，铜丝缠绕屏蔽采用分线板可以往复转动的铜丝屏蔽设备生产成波纹状，再疏绕一层电解铜带，在电缆长期运行发热膨胀时，可进一步减小铜丝缠绕屏蔽对绝缘屏蔽层造成的压痕，同时电缆在制作终端或中间接头时，可将铜丝拉出，减少因铜丝长度不足造成的电缆浪费，提高利用率减少成本损失。
(4)本发明的电缆优选地选用了黄铜带加非磁性金属丝作为综合金属铠装层，黄铜带对一般腐蚀非常安定，且具有一定的抗张强度，与不锈钢扁钢丝或铝丝接触不易产生电化学腐蚀，具有良好的机械性能和电气性能。
(5)本发明的方法制造的中压抗水树交联聚乙烯绝缘铜型线导体电力电缆具有抗拉、抗压能力强，性能安全可靠的特点。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的实施例1的结构示意图。
图2为本发明的实施例2的结构示意图。
附图中的标号为：
铜型线紧压圆形导体1、绝缘屏蔽层2、石墨烯半导电导体屏蔽层21、抗水树交联聚乙烯绝缘层22、防嵌入型可剥离半导电绝缘屏蔽层23、具有屏蔽功能的金属层3、波纹铜丝缠绕屏蔽层31、电解铜带32、综合金属铠装层4、低烟无卤阻燃隔离套41、黄铜带42、非磁性金属丝铠装层43、低烟无卤阻燃外护层5。
具体实施方式
(实施例1)
见图1，本实施例的中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆的制造方法，包括以下步骤：
步骤一：制作铜型线紧压圆形导体1。本步骤首先采用德国NIEHOFF双头连退铜大拉机，使用连续变形配模技术，拉制梯形单丝。再采用带有预成型分线盘的法国POURTIER型91盘框绞机对导体金属单丝进行圆形紧压绞制。紧压系数达到96％～98％。对制作完成的铜型线导体进行测试，直流电阻试验满足国家标准要求。
本实施例得到的铜型线紧压圆形导体表面更加光滑，可减小电缆击穿故障率，导体绞合紧压致密，紧压系数达到96％～98％，外径小，与传统圆形紧压导体产品外径对比见表1：
表1
步骤二：制作抗水树交联聚乙烯绝缘线芯，结构包含铜型线紧压圆形导体1、石墨烯半导电导体屏蔽层21、抗水树交联聚乙烯绝缘层22、防嵌入型可剥离半导电绝缘屏蔽层23。本步骤将铜型线紧压圆形导体1通过德国TROESTER的CCV悬链式生产线三层共挤，一次成型完成制作，制作完成的抗水树交联绝缘线芯进行烘房加热脱气过程，提高绝缘线芯的电气和机械强度。
由于采用了新材料，材料性能与传统的材料有区别，导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽的挤出温度与传统工艺温度完全不同，本实施例的工艺温度见表2：
表2
步骤三：制作具有屏蔽功能的金属层3，结构包含波纹铜丝31、疏绕电解铜带32。对步骤②得到的抗水树交联聚乙烯绝缘线芯外缠绕波纹铜丝，再疏绕一层0.1mm厚度的电解铜带，间隙率≥200％。
步骤四：制作综合金属铠装层4。本实施例采用低烟无卤阻燃聚烯烃作为隔离套41，在隔离套41外搭盖绕包2层0.1mm厚度的黄铜带42，通过钢丝铠装机在黄铜带外缠绕0.8mm厚度的不锈钢扁钢丝，不锈扁钢丝的间隙不得超过一根钢丝的，提高金属铠装层的抗张性能和抗拉性能。
步骤五：制作外护层5。本步骤在综合金属铠装层4外挤包一层低烟无卤阻燃外护套，具有低烟、无卤、阻燃的特性。
为验证本方法制造的中压抗水树交联聚乙烯绝缘铜型线导体电力电缆的电气及机械性能，按照本实施例的方法制造一根完整的电缆，按照国家标准进行测试，测试结果均满足标准要求。
本发明的生产工艺制造的铜型线导体结构及20℃直流电阻实测值见表3：
表3
其中，X-50代表50平方毫米型线导体用的单丝，以此类推。
(实施例2)
见图2，本实施例的中压抗水树交联聚乙烯绝缘铜型线导体电力电缆的制造方法与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤四中满足抗拉、抗压环境的综合金属铠装层的结构为：低烟无卤阻燃聚烯烃隔离套41，绕包2层0.1mm厚度的黄铜带42，多股铝丝绞合结构，铝丝的直径大小根据抗拉、抗压强度分为2.5mm、3.15mm和4.0mm三种，铝丝的间隙不得超过一根铝丝的直径。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
①、制作铜型线紧压圆形导体(1)；
②、制作绝缘屏蔽层(2)；
③、制作具有屏蔽功能的金属层(3)；
④、制作满足抗拉、抗压环境的综合金属铠装层(4)；
⑤、制作低烟、无卤、阻燃外护层(5)。
2.根据权利要求1所述的一种中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆的生产工艺，其特征在于：所述步骤①中所述的铜型线紧压圆形导体(1)的制备方法为：通过一根圆形中心单丝及多根梯形铜单丝分层紧压绞合而成，使得紧压系数达到96％～98％，导体电阻及单丝根数符合国家标准要求。
3.根据权利要求1所述的一种中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆的生产工艺，其特征在于：所述步骤②中所述的绝缘屏蔽层(2)包括由内至外依次设置的石墨烯半导电导体屏蔽层(21)、抗水树交联聚乙烯绝缘层(22)、防嵌入型可剥离半导电绝缘屏蔽层(23)，通过CCV悬链线共挤设备将三层绝缘层一次生产成型。
4.根据权利要求1所述的一种中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆的生产工艺，其特征在于：所述步骤③中所述的具有屏蔽功能的金属层(3)包括波纹铜丝缠绕屏蔽层(31)和电解铜带(32)；采用分线板可以往复转动的铜丝缠绕屏蔽设备，在所述的抗水树交联聚乙烯绝缘线芯(2)外直接螺旋缠绕一层波纹状铜丝及疏绕一层电解铜带。
5.根据权利要求4所述的一种中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆的生产工艺，其特征在于：在波纹铜丝缠绕屏蔽层(31)外疏绕一层0.1mm厚度的电解铜带，间隙率≥200％。
6.根据权利要求1所述的一种中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆的生产工艺，其特征在于：所述步骤④中所述的综合金属铠装层(4)包括由内至外的低烟无卤阻燃隔离套(41)、两层黄铜带(42)和非磁性金属丝铠装(43)；制备方法为在低烟无卤阻燃隔离套(41)外绕包两层黄铜带(42)，再缠绕多根金属丝形成非磁性金属丝铠装(43)，金属丝选用非磁性的扁型不锈钢丝或圆形的铝丝；根据敷设环境的拉力、压力的不同调整金属丝的粗细。
7.根据权利要求6所述的一种中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆的生产工艺，其特征在于：
所述步骤④中综合金属铠装层(4)的结构由内至外为：低烟无卤阻燃聚烯烃隔离套(41)，绕包2层0.1mm厚度的黄铜带(42)，再绞合多股不锈钢扁钢丝，不锈钢扁钢丝的厚度为0.8mm，不锈扁钢丝的间隙不得超过一根钢丝的宽度。
8.根据权利要求6所述的一种中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆的生产工艺，其特征在于：
所述步骤④中综合金属铠装层(4)的结构由内至外为：低烟无卤阻燃聚烯烃隔离套(41)，绕包2层0.1mm厚度的黄铜带(42)，再绞合多股铝丝，铝丝的直径大小根据抗拉、抗压强度分为2.5mm、3.15mm和4.0mm三种，铝丝的间隙不得超过一根铝丝的直径。
9.一种中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于：由内至外依次为铜型线紧压圆形导体(1)、绝缘屏蔽层(2)、具有屏蔽功能的金属层(3)、综合金属铠装层(4)和低烟无卤阻燃外护层(5)；所述绝缘屏蔽层(2)由内至外依次为石墨烯半导电导体屏蔽层(21)、抗水树交联聚乙烯绝缘层(22)和防嵌入型可剥离半导电绝缘屏蔽层(23)；所述具有屏蔽功能的金属层(3)包括波纹铜丝缠绕屏蔽层(31)和电解铜带(32)；所述综合金属铠装层(4)由内至外依次为低烟无卤阻燃隔离套(41)、黄铜带(42)和非磁性金属丝铠装层(43)。
10.根据权利要求9所述的一种中压抗水树交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于：所述铜型线紧压圆形导体(1)为中心圆形单丝外围多层梯形铜单丝分层紧压绞合结构；所述电解铜带(32)厚度为0.1mm，间隙率≥200％；所述综合金属铠装层(4)的结构由内至外为：低烟无卤阻燃聚烯烃隔离套(41)，绕包2层0.1mm厚度的黄铜带(42)，再绞合多股不锈钢扁钢丝或者多股铝丝，不锈钢扁钢丝的厚度为0.8mm，不锈扁钢丝的间隙不超过一根钢丝的宽度，铝丝的直径大小根据抗拉、抗压强度分为2.5mm、3.15mm和4.0mm三种，铝丝的间隙不超过一根铝丝的直径。
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