CN109326377A - 一种电力保障特种车辆用机车电缆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力保障特种车辆用机车电缆及其制备方法，该电缆适用于这种特种电力保障车辆的内部作为动力传输线；包括设置在电缆内部的导体、第一隔离层、乙丙橡皮内绝缘层、无卤交联橡胶弹性体外绝缘层、第二隔离层、屏蔽加强层、第三隔离层及外护套本电缆具不但具有优异的电气绝缘性能，同时还具有优良的耐热性、双耐油性能（矿物油和燃料油）、较好的柔韧性、抗拉、电磁兼容性以及无卤低烟阻燃环保性能，是根据电力保障特种车辆内部用电缆的使用要求，而专一研发的特种机车电缆。本发明还提供上述电缆的生产方法，该方法工艺技术要求高，所得产品性能优越。
Description
技术领域
本发明涉及电力保障特种车辆内部专用交流额定电压3kV电缆以及该电缆的生产方法，该产品主要应用于电力公司电网故障维修所用的特种车辆内部做动力连接线。
背景技术
电力保障特种车辆是电力公司电网日常维护及故障维修所需的应急保障车辆，本发明所提供的电缆就是应用于该特种车辆内部所需的做动力传输线。该电缆的主要工作要求为：
1、电缆具有优异的电气绝缘性能；
2、电缆工作场合具有各种油污，要求电缆具有优良的耐油性能，能够同时耐燃料油和矿物油，即具有双耐油性能；
3、电缆在正常工作时，需要在卷筒上不断收、放移动弯曲，要求具有良好的柔韧性、抗弯曲、抗拉、抗拖曳，能够承受各种机械应力的作用，具有较长的使用寿命。
4、电缆工作周围有各种仪器仪表，要求电缆具有良好的屏蔽性能和电磁兼容性；
5、电缆具有无卤低烟阻燃的安全环保性能。
本发明所提供电缆是针对该特种车辆所用电缆的以上要求而研发的专用电缆，采用发明技术方案说生产的电缆完全能够满足以上性能的要求，电缆具有较高的安全可靠性能和较长的使用寿命。
发明内容
本发明针对现有技术状况提供一种电力保障特种车辆用机车电缆，该电缆是针对这种特种电力保障车的使用要求而研发的新产品，电缆具有优异的电气绝缘性能，同时还有优良的耐油性，能同时耐受矿物油和燃料油，而且电缆由于所用材料为橡胶弹性体材料，确保电缆本体的柔韧性，同时电缆设计有加强层，能够满足电缆要求的抗弯曲、抗拉、抗拖曳，承受各种机械应力的需要，整个电缆所用材料都为不含卤素的环保材料，满足电缆无卤低烟的安全环保特性要求。
本发明的另一个目的是提供一种电力保障特种车辆用机车电缆的制备方法，该方法工艺技术水平高和可操作性强，所生产的产品的各项性能指标均符合要求。
本发明解决技术问题时通过以下措施实现的：
一种电力保障特种车辆用机车电缆，包括设置在电缆内部的导体、第一隔离层、乙丙橡皮内绝缘层、无卤交联橡胶弹性体外绝缘层、第二隔离层、屏蔽加强层、第三隔离层及外护套，所述的导体的外表面纵向包覆第一隔离层，第一隔离层外通过双层共挤均匀的挤包乙丙橡皮内绝缘层和无卤交联橡胶弹性体外绝缘层，构成绝缘线芯；在绝缘线芯外重叠绕包由耐高温聚酯带构成的第二隔离层，搭盖率控制在15%-25%；所述第二隔离层外编织屏蔽加强层，在屏蔽加强层外再次重叠绕包由耐高温聚酯带构成的第三隔离层，搭盖率控制在15%-25%；最后，在第三隔离层外挤包由热固性抗撕耐油无卤弹性体材料构成的外护套。
进一步设计在于，所述导体采用符合国标GB/T3956-2008规定第6种镀锡铜芯软导体。
进一步设计在于：所述的第一隔离层采用具有柔软易折的电隔纸。
进一步设计在于，所述的屏蔽加强层采用由镀锡铜丝编织的股线和由镀锌钢丝编织的股线交错间隔排列编织而成，编织密度控制85%以上，编织角度不大于45°。
进一步设计在于，所述的镀锡铜丝和镀锌钢丝的直径为0.3mm-0.5mm。
一种电力保障特种车辆用机车电缆的制备方法，包括如下步骤:
1）首先，对乙丙橡皮内绝缘层的生产： 将乙丙橡胶和硫化剂、补强剂、防老剂、填充剂按质量份进行混合，比例为：100:4:70:2.6:90，通过密炼机和开炼机进行混炼，制成性能符合要求，且适应于挤出生产的内绝缘混炼胶；
2）其次，对无卤交联橡胶弹性体外绝缘的生产：将采用EVA乙烯-醋酸乙烯共聚物为基料，添加不含卤素的硫化剂、补强剂、防老剂、阻燃填充剂按质量份进行混合，比例为100:3:80:1.6:70，再通过密炼机和开炼机进行混-制成性能符合要求的无卤交联橡胶弹性体材料；
3）再次，对绝缘线芯的生产：在导体外通过Ф90+Ф120挤橡连续硫化生产线将内绝缘混炼胶和无卤交联橡胶弹性体材料通过双层共挤均匀的挤包在导体外的第一隔离层上，第一隔离层在挤包双层绝缘时，纵向包覆在导体表面，构成绝缘线芯；双层共挤设备采用Ф90+Ф120对挤机头，螺杆长径比在16：1左右，能够确保胶料充分塑化，同时不产生先期焦烧；在内外绝缘挤出后经密闭的高压蒸汽管道加热连续硫化，再经冷却水槽，对线芯进行冷却固定成形，整个生产过程在密闭的高压蒸汽管道内进行；Ф90挤出内绝缘挤橡塑化温度：55~85℃，其中加料段为55℃，塑化段为75~85℃，Ф120挤出外绝缘挤橡塑化温度：65~90℃，其中加料段为65℃，塑化段为85~90℃；蒸汽管段的压力控制在0.8~1.0MPa之间，线速度控制在6~15min/m之间，依据蒸汽压力和线速度二者进行适当的搭配调整，确保绝缘橡皮得到充分硫化；
4）然后，在无卤交联橡胶弹性体外绝缘层外通过采用耐高温的聚酯带重叠绕包形成第二隔离层，搭盖率控制在15%-25%；
5) 其次，在第二隔离层外编织屏蔽加强层，该屏蔽加强层采用编织的方式实现，编织材料采用镀锡铜丝和镀锌钢丝，通过24锭或32锭编织机进行生产，编织密度控制85%以上，编织角度不大于45°，编织丝径在0.3mm-0.5mm之间，其主要采用编织的股线为镀锡铜丝和镀锌钢丝交叉组合，即两种股线交错间隔排列进行编织；
6）其次，在屏蔽加强层外通过采用耐高温的聚酯带重叠绕包形成第三隔离层，搭盖率控制在15%-25%；
7）最后在第三隔离层外挤包外护套，外护套通过挤橡连硫的生产工艺实现，其护套材料采用热固性抗撕耐油无卤弹性体材料；护套的挤包工艺采用120或150挤橡连硫生产线，将胶料均匀的挤包在缆芯表面，再通过高温高压的蒸汽管道使材料发生硫化，转为为具有高强度、高抗撕的热固性弹性体；主要工艺参数为：加料段为65℃，塑化段为85~90℃左右。蒸汽管段的压力控制在0.8~1.0MPa之间，线速度控制在6~12min/m之间。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明内层绝缘采用耐热125℃乙丙橡皮弹性体材料，通过连续挤橡及硫化工艺，实现具有优良电性能，同时乙丙橡皮混合物通过高温高压的蒸汽管道，由易于变形的热塑性高分子聚合物变为具有高弹性、较高韧性的热固性高分子聚合物；与无卤交联聚烯烃绝缘电缆相比，电缆绝缘更加柔软，且具有弹性，能够满足于电缆在狭小环境中使用时，承受过度弯曲的要求；同时绝缘经过硫化处理，转变为热固性弹性体保证了电缆的耐温等级的要求；
本发明的外绝缘层采用无卤低烟耐油EVA橡胶弹性体材料，通过连续挤橡及硫化工艺实现由易于变形的热塑性高分子聚合物变为具有高弹性、较高韧性的热固性高分子聚合物；与常规电缆采用塑料型的无卤低烟交联聚烯烃材料相比，由于无卤低烟交联聚烯烃采用的是辐照交联工艺，在辐照的均匀性控制上的难度比较大，容易导致电缆不能通过燃料油和矿物油试验；而该材料交联工艺采用高压蒸汽硫化，工艺易控制，电缆硫化均匀，确保电缆完全能够通过燃料油和矿物油试验；同时由于电缆为热固性弹性体，与塑料型护套相比，电缆具有更好的柔韧性和弹性，避免了塑料型护套在过度弯曲使用时存在的开裂风险；
第一隔离层采用柔性电隔纸材料，该材料柔软，绕包在绝缘和导体之间，可以有效隔离绝缘和导体，防止在剥离绝缘时出现粘连的现象，同时柔软，不影响电缆的柔韧性；
第二隔离层和第二隔离层为耐高温的聚酯薄膜，该材料具有耐高温的特性，能够经受硫化管道的高温而不融化，从而能够很好的起到隔离的作用，保护绝缘不被加强层损伤；
屏蔽加强层采用镀锡铜丝和镀锌钢丝交错编织，主要益处如下：
1）由于材料采用了镀锌钢丝材料作为加强层，使电缆具有更好的抗拉性能，确保电缆能够承受不断收、放弯曲、拖曳等各种机械应力；
2）由于电缆为单芯电缆，应用于交流系统时，如果采用磁性材料的钢丝，会造成电缆运行时产生涡流损耗，为此采用非磁性材料镀锡铜丝与之交叉编织，这样能够切断磁力线，减小电缆损耗，同时该加强层还具有屏蔽效应，能将电缆产生的电磁波有效屏蔽，避免对外界弱电信号产生干扰；
护套层采用高抗撕耐油无卤低烟热固性弹性体材料，该材料具有较高的机械强度，尤其是抗撕强度，这样确保电缆能够经受弯曲和拖曳的机械应力，另外该料呈橡胶弹性体状，具有较好的柔韧性，能够满足不断移动使用，在耐油方面能经受双耐油试验，最后材料为不含卤素的无卤低烟环保型材料，满足电缆的安全环保性能要求。
附图说明
图1为发明的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式，并结合附图对发明作进一步说明。
如图1所示，本发明公开了一种电力保障特种车辆用机车电缆，包括设置在电缆内部的导体1、第一隔离层2、乙丙橡皮内绝缘层3、无卤交联橡胶弹性体外绝缘层4、第二隔离层5、屏蔽加强层6、第三隔离层7及外护套8，所述的导体1的外表面纵向包覆第一隔离层2，第一隔离层2外通过双层共挤均匀的挤包乙丙橡皮内绝缘层3和无卤交联橡胶弹性体外绝缘层4，构成绝缘线芯；在绝缘线芯外重叠绕包由耐高温聚酯带构成的第二隔离层5，搭盖率控制在15%-25%；所述第二隔离层5外编织屏蔽加强层6，在屏蔽加强层6外再次重叠绕包由耐高温聚酯带构成的第三隔离层7，搭盖率控制在15%-25%；最后，在第三隔离层7外挤包由热固性抗撕耐油无卤弹性体材料构成的外护套8，该材料具有较高的机械强度，尤其是抗撕强度，这样确保电缆能够经受弯曲和拖曳的机械应力，另外该料呈橡胶弹性体状，具有较好的柔韧性，能够满足不断移动使用，在耐油方面能经受双耐油试验，最后材料为不含卤素的无卤低烟环保型材料，满足电缆的安全环保性能要求。
第一隔离层采用柔性电隔纸材料，该材料柔软，绕包在绝缘和导体之间，可以有效隔离绝缘和导体，防止在剥离绝缘时出现粘连的现象，同时柔软，不影响电缆的柔韧性。
第二隔离层和第二隔离层为耐高温的聚酯薄膜，该材料具有耐高温的特性，能够经受硫化管道的高温而不融化，从而能够很好的起到隔离的作用，保护绝缘不被加强层损伤。
本发明一种电力保障特种车辆用机车电缆的制备方法，主要包括如下步骤:
1）首先，导体1采用符合GB/T3956-2008第6类结构的镀锡铜芯软导体，导体生产经过拉丝—退火—镀锡—束丝—复绞几个阶段，先通过采用束绞的将铜单线形成股线，然后将股线经过复绞方式形成导体，生产过程通过拉丝机、退火机、镀锡机、束丝机和绞线机完成；
2）然后，对乙丙橡皮内绝缘层的生产：将乙丙橡胶和硫化剂、补强剂、防老剂、填充剂按质量份进行混合，比例为：100:4:70:2.6:90，通过密炼机和开炼机进行混炼，制成性能符合要求，且适应于挤出生产的内绝缘混炼胶；
3）其次，对无卤交联橡胶弹性体外绝缘的生产：将采用EVA乙烯-醋酸乙烯共聚物为基料，添加不含卤素的硫化剂、补强剂、防老剂、阻燃填充剂按质量份进行混合，比例为100:3:80:1.6:70，再通过密炼机和开炼机进行混-制成性能符合要求的无卤交联橡胶弹性体材料；
4）再次，对绝缘线芯的生产：在导体外通过Ф90+Ф120挤橡连续硫化生产线将内绝缘混炼胶和无卤交联橡胶弹性体材料通过双层共挤均匀的挤包在导体外的第一隔离层上，第一隔离层在挤包双层绝缘时，纵向包覆在导体表面（第一隔离层宽度确保导体被完全包覆），构成绝缘线芯；双层共挤设备采用Ф90+Ф120对挤机头，螺杆长径比在16：1左右，能够确保胶料充分塑化，同时不产生先期焦烧；在内外绝缘挤出后经密闭的高压蒸汽管道加热连续硫化，再经冷却水槽，对线芯进行冷却固定成形，整个生产过程在密闭的高压蒸汽管道内进行；Ф90挤出内绝缘挤橡塑化温度：55~85℃，其中加料段为55℃，塑化段为75~85℃，Ф120挤出外绝缘挤橡塑化温度：65~90℃，其中加料段为65℃，塑化段为85~90℃；蒸汽管段的压力控制在0.8~1.0MPa之间，线速度控制在6~15min/m之间，依据蒸汽压力和线速度二者进行适当的搭配调整，确保绝缘橡皮得到充分硫化；
5）然后，在无卤交联橡胶弹性体外绝缘层外通过采用耐高温的聚酯带重叠绕包形成第二隔离层，搭盖率控制在15%-25%；
6) 其次，在第二隔离层外编织屏蔽加强层，该屏蔽加强层采用编织的方式实现，编织材料采用镀锡铜丝和镀锌钢丝，通过24锭或32锭编织机进行生产，编织密度控制85%以上，编织角度不大于45°，编织丝径在0.3mm-0.5mm之间，其主要采用编织的股线为镀锡铜丝和镀锌钢丝交叉组合，即两种股线交错间隔排列进行编织；
7）其次，在屏蔽加强层外通过采用耐高温的聚酯带重叠绕包形成第三隔离层，搭盖率控制在15%-25%；
8）最后在第三隔离层外挤包外护套，外护套通过挤橡连硫的生产工艺实现，其护套材料采用热固性抗撕耐油无卤弹性体材料；护套的挤包工艺采用120或150挤橡连硫生产线，将胶料均匀的挤包在缆芯表面，再通过高温高压的蒸汽管道使材料发生硫化，转为为具有高强度、高抗撕的热固性弹性体；主要工艺参数为：加料段为65℃，塑化段为85~90℃左右。蒸汽管段的压力控制在0.8~1.0MPa之间，线速度控制在6~12min/m之间。
通过以上制备方法生产的电缆，主要具有以下性能：
1、电缆具有优异的电气绝缘性能，20℃绝缘电阻率≥5×1012Ω·m；
2、电缆工作场合具有各种油污，电缆具有优良的耐油性能，能够同时耐燃料油和矿物油，即具有双耐油性能。浸矿物油油温100℃时间70h，浸油后绝缘及护套的抗张强度变化率≤-50%，断裂伸长率变化率≤-50%，浸燃料油油温70℃时间168h，浸油后绝缘及护套的抗张强度变化率≤-55%，断裂伸长率变化率≤-55%；
3、电缆在正常工作时，需要在卷筒上不断收、放移动弯曲，具有良好的柔韧性、抗弯曲、抗拉、抗拖曳，能够承受各种机械应力的作用，具有较长的使用寿命；
4、电缆工作周围有各种仪器仪表，电缆具有良好的屏蔽性能和电磁兼容性；
5、电缆具有无卤低烟阻燃的安全环保性能，电缆材料燃烧时释出气体酸度的测定：PH值≥4.3，电导率≤10μs/mm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种电力保障特种车辆用机车电缆，其特征在于：包括设置在电缆内部的导体（1）、第一隔离层（2）、乙丙橡皮内绝缘层（3）、无卤交联橡胶弹性体外绝缘层（4）、第二隔离层（5）、屏蔽加强层（6）、第三隔离层（7）及外护套（8），所述的导体（1）的外表面纵向包覆第一隔离层（2），第一隔离层（2）外通过双层共挤均匀的挤包乙丙橡皮内绝缘层（3）和无卤交联橡胶弹性体外绝缘层（4），构成绝缘线芯；在绝缘线芯外重叠绕包由耐高温聚酯带构成的第二隔离层（5），搭盖率控制在15%-25%；所述第二隔离层（5）外编织屏蔽加强层（6），在屏蔽加强层（6）外再次重叠绕包由耐高温聚酯带构成的第三隔离层（7），搭盖率控制在15%-25%；最后，在第三隔离层（7）外挤包由热固性抗撕耐油无卤弹性体材料构成的外护套（8）。
2.根据权利要求1所述的电力保障特种车辆用机车电缆，其特征在于，所述导体（1）采用符合国标GB/T2956-2008规定的第6种镀锡铜芯软导体。
3.根据权利要求1所述的电力保障特种车辆用机车电缆，其特征在于：所述的第一隔离层（2）采用具有柔软易折的电隔纸。
4.根据权利要求1所述的电力保障特种车辆用机车电缆，其特征在于：所述的屏蔽加强层（6）采用由镀锡铜丝编织的股线和由镀锌钢丝编织的股线交错间隔排列编织而成，编织密度控制85%以上，编织角度不大于45°。
5.根据权利要求4所述的电力保障特种车辆用机车电缆，其特征在于：所述的镀锡铜丝和镀锌钢丝的直径为0.3mm-0.5mm。
6.一种如权利要求1-5任意一项所述的电力保障特种车辆用机车电缆的制备方法，其特征在于：包括如下步骤:
1）首先，导体1采用符合GB/T3956-2008第6类结构的镀锡铜芯软导体，导体生产经过拉丝—退火—镀锡—束丝—复绞几个阶段，先通过采用束绞的将铜单线形成股线，然后将股线经过复绞方式形成导体，生产过程通过拉丝机、退火机、镀锡机、束丝机和绞线机完成；
2）然后，对乙丙橡皮内绝缘层的生产：将乙丙橡胶和硫化剂、补强剂、防老剂、填充剂按质量份进行混合，比例为：100:4:70:2.6:90，通过密炼机和开炼机进行混炼，制成性能符合要求，且适应于挤出生产的内绝缘混炼胶；
3）其次，对无卤交联橡胶弹性体外绝缘的生产：将采用EVA乙烯-醋酸乙烯共聚物为基料，添加不含卤素的硫化剂、补强剂、防老剂、阻燃填充剂按质量份进行混合，比例为100:3:80:1.6:70，再通过密炼机和开炼机进行混-制成性能符合要求的无卤交联橡胶弹性体材料；
4）再次，对绝缘线芯的生产：在导体外通过Ф90+Ф120挤橡连续硫化生产线将内绝缘混炼胶和无卤交联橡胶弹性体材料通过双层共挤均匀的挤包在导体外的第一隔离层上，第一隔离层在挤包双层绝缘时，纵向包覆在导体表面，构成绝缘线芯；双层共挤设备采用Ф90+Ф120对挤机头，螺杆长径比在16：1左右，能够确保胶料充分塑化，同时不产生先期焦烧；在内外绝缘挤出后经密闭的高压蒸汽管道加热连续硫化，再经冷却水槽，对线芯进行冷却固定成形，整个生产过程在密闭的高压蒸汽管道内进行；Ф90挤出内绝缘挤橡塑化温度：55~85℃，其中加料段为55℃，塑化段为75~85℃，Ф120挤出外绝缘挤橡塑化温度：65~90℃，其中加料段为65℃，塑化段为85~90℃；蒸汽管段的压力控制在0.8~1.0MPa之间，线速度控制在6~15min/m之间，依据蒸汽压力和线速度二者进行适当的搭配调整，确保绝缘橡皮得到充分硫化；
5）然后，在无卤交联橡胶弹性体外绝缘层外通过采用耐高温的聚酯带重叠绕包形成第二隔离层，搭盖率控制在15%-25%；
6) 其次，在第二隔离层外编织屏蔽加强层，该屏蔽加强层采用编织的方式实现，编织材料采用镀锡铜丝和镀锌钢丝，通过24锭或32锭编织机进行生产，编织密度控制85%以上，编织角度不大于45°，编织丝径在0.3mm-0.5mm之间，其主要采用编织的股线为镀锡铜丝和镀锌钢丝交叉组合，即两种股线交错间隔排列进行编织；
7）其次，在屏蔽加强层外通过采用耐高温的聚酯带重叠绕包形成第三隔离层，搭盖率控制在15%-25%；
8）最后在第三隔离层外挤包外护套，外护套通过挤橡连硫的生产工艺实现，其护套材料采用热固性抗撕耐油无卤弹性体材料；护套的挤包工艺采用120或150挤橡连硫生产线，将胶料均匀的挤包在缆芯表面，再通过高温高压的蒸汽管道使材料发生硫化，转为为具有高强度、高抗撕的热固性弹性体；主要工艺参数为：加料段为65℃，塑化段为85~90℃左右。蒸汽管段的压力控制在0.8~1.0MPa之间，线速度控制在6~12min/m之间。
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