CN109585064A - 一种纵向径向阻水中压电力电缆的制造方法及电缆 - Google Patents
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Abstract
一种纵向径向阻水中压电力电缆的制造方法，步骤包括1)制造线芯；2)制造缆芯；3)制造防护层；步骤1)包括：制备导体；在导体外依次包裹第一层阻水膨胀带材、半导电导体屏蔽层、抗水树型交联聚乙烯绝缘层和半导电绝缘屏蔽层；在步骤1)制得线缆外依次包裹第二层阻水膨胀带材和金属屏蔽层；在步骤2)制得线缆外依次包裹第一绕包带层、径向防水层和第一护套层。第一层阻水膨胀带材是由半导电阻水带绕包构成；半导电导体屏蔽层、抗水树型交联聚乙烯绝缘层和半导电绝缘屏蔽层是挤包构成；第二层阻水膨胀带材是由半导电阻水带绕包构成；第一绕包带层是由绕包带绕包构成；径向防水层是由铝塑复合带沿缆芯的轴线方向纵包在第一绕包带层外构成。
Description
技术领域
本发明创造涉及电缆技术领域，具体是有关于一种多芯纵向径向阻水中压电力电缆的制造方法及电缆。
背景技术
电缆分布在各个角落，安装敷设、使用环境千差万别。电缆到施工现场后，一般露天摆放，去除封头帽后一旦密封不好，难免会有水汽渗入电缆；电缆敷设时，需经常穿越道路、桥梁和涵洞等，由于天气或者地理等其他原因，电缆四周时常积聚许多的水，电缆头制作过程中，长时暴露或者施工人员疏忽，不可避免的会出现电缆头浸入水中的情况；在牵引和穿管时，有时也会发生护套被刮坏现象，当使用机械牵引时，这种现象尤为突出；在电缆正常运行时，电缆如果因为某种外部原因发生击穿、断裂等严重故障，电缆也会进水。有水分浸入电缆，就容易产生水树，会严重降低电缆的电气性能，最终导致电缆击穿，影响电网安全稳定运行；电缆直接进水，引起钢带、铜带等金属层腐蚀，绝缘性能下降，会发生单相或者三相故障，甚至爆炸伤人。
随着社会发展，对电网的安全稳定运行提出了更高的要求，尤其是在香港、澳门、新加坡等经济发达的临海国家或地区，电缆长期敷设于潮湿环境中，同时停电一秒就意味着巨大的经济损失。
发明内容
本发明创造的目的在于提供一种有效降低电缆的击穿故障率的纵向径向阻水中压电力电缆。
为达上述目的，本发明创造提出一种纵向径向阻水中压电力电缆的制造方法及电缆，具体为：
一种纵向径向阻水中压电力电缆的制造方法，步骤包括：1)制造线芯；2)制造缆芯；3)制造防护层。
所述步骤1)包括：
1.1)制备导体；
1.2)在导体外依次包裹第一层阻水膨胀带材、半导电导体屏蔽层、抗水树型交联聚乙烯绝缘层和半导电绝缘屏蔽层；
所述步骤2)包括：
2.1)在步骤1)制得线缆外依次包裹第二层阻水膨胀带材和金属屏蔽层；
所述步骤3)包括：
3.1)在步骤2)制得线缆外依次包裹第一绕包带层、径向防水层和第一护套层；
所述步骤1.1)中，导体是由金属单丝与阻水材料紧压绞合构成的圆形纵向阻水导体；
所述步骤1.2)包括：
1.2.1)第一层阻水膨胀带材是由一层或者多层半导电阻水带绕包构成，绕包的平均重叠率不小于15％；
1.2.2)半导电导体屏蔽层、抗水树型交联聚乙烯绝缘层和半导电绝缘屏蔽层是挤包相应电缆料构成；
所述步骤2.1)中，第二层阻水膨胀带材是由一层或者多层半导电阻水带绕包构成，绕包的平均重叠率不小于15％；
所述步骤3.1)中，
所述第一绕包带层是由绕包带绕包构成，绕包带是双面绝缘阻水带，绕包的平均重叠率不小于15％，最小重叠不小于5mm；双面绝缘阻水带的标称厚度至少是0.35mm；
所述径向防水层是由铝塑复合带沿缆芯的轴线方向纵包在第一绕包带层外构成，要求包括：
a、铝塑复合带的厚度是不小于0.25mm，铝塑复合带左右两边的塑料部分热熔粘接起来，重叠部分不小于5mm；
b、模具要求：沿生产线前进方向，依次设置纵包套管、喇叭膜、稳线模和定径模，最后送入第一护套层的挤塑机头；
为了降低生产过程中的断带几率、纵包完全紧密、纵包后电缆外观圆整：
纵包喇叭模出口直径＝线缆直径+(2.0～2.5)mm；稳线模出口直径＝电线缆直径+(1.5～2.0)mm；定径模出口直径＝线缆直径+(1.0～1.5)mm；
在喇叭模、稳线模、定径模中均采用热电偶对铝塑复合带进行加热，使其塑料覆膜软化具有黏性，以便两条纵向边缘搭盖、且与后续挤出的聚乙烯护套紧密粘接，三个模具温度依次设定为120℃、140℃和160℃；
分别在三个模具之前各有一个热电吹风装置，对准两条纵向边缘搭接处的缝隙，对覆膜进行加热软化使其具有黏性，加热温度依次设定为140℃、160℃和160℃；
调整线缆前进的线速度较无纵包铝塑复合带时慢约30％～50％，具体根据电缆外径及挤出机生产速度进行调整；
最终在定径模的作用下，两条纵向边缘完全、紧密粘接，粘接后铝塑复合带平整，构成管状结构包在第一绕包带层外；
所述第一护套层是在径向防水层外挤包聚乙烯护套料，工艺要求包括：
自进料到出料方向，(机身六段加热)挤塑机的机身各区温度分布为：一区温度范围是170℃～180℃；二区、三区和四区温度范围都是是175℃～185℃；五区和六区温度范围都是180℃～190℃；
其中：一区为入料段，二区、三区和四区为塑化段，五区、六区为均化段；
挤塑机的机头单元温度为：机颈的温度范围是185～195℃、机头的温度范围是185～195℃、模口的温度范围是185～195℃；
护套应采用分段冷却，第一段冷却水槽水温为50～70℃，其后均采用常温水。
所述导体的金属单丝是由铜单丝或铝单丝；阻水材料是阻水膨胀纱、阻水膨胀带或阻水膨胀粉。
所述步骤1.2.2)中，半导电导体屏蔽层、抗水树型交联聚乙烯绝缘层和半导电绝缘屏蔽层是三层共挤相应电缆料构成，工艺要求为：
半导电导体屏蔽层(八段加热)挤塑机温度依次设定为：
一区60℃，二区95℃、三区105℃、四区106℃、五区106℃、机颈106℃、机头106℃和模口106℃，温度设定偏差±5℃；
抗水树型交联聚乙烯绝缘层(八段加热)挤塑机温度依次设定为一区80℃、二区116℃、三区118℃、四区120℃、五区120℃、机颈120℃、机头120℃和1模口20℃，温度设定偏差±5℃；
半导电绝缘屏蔽层(八段加热)挤塑机温度依次设定为一区60℃、二区95℃、三区105℃、四区112℃、五区112℃、机颈112℃、机头112℃和模口112℃，温度设定偏差±5℃；
冷却是采用冷水冷却；
步骤1.2.2)中挤塑剂，一区为入料段，二区和三区为塑化段，四区和五区为均化段。
金属屏蔽层是铜丝屏蔽层；铜丝屏蔽层的外表面由反向绕包的铜丝或铜带扎紧；铜丝屏蔽层的相邻铜丝的平均间隙不大于4mm；
或者，金属屏蔽层是铜带屏蔽层，铜带屏蔽层是一层或者多层重叠绕包的软铜带构成；绕包的平均搭盖率不小于15％，且最小搭盖率不小于5％，铜带标称厚度不小于0.12mm；
第一护套层的标称厚度不小于1.4mm。
所述步骤2)还包括：
步骤2.2)把多根步骤2.1)制得线缆进行绞合，绞合后，各根线缆的金属屏蔽层是相同导通的；
所述步骤3)还包括：
步骤3.2)在步骤3.1)制得线缆外依次包裹金属铠装层、第二绕包带层和第二护套层；
所述步骤3.1)中，第一绕包带层的多根步骤2.1)制得线缆之间填满填充；
所述步骤3.2)中，金属铠装层是金属丝铠装层或金属带铠装层；所述第二绕包带层的绕包平均重叠率都不小于15％，最小重叠不小于5mm；
所述第二护套层是在第二绕包带层外挤包聚乙烯护套料(优选是中密度聚乙烯或高密度聚乙烯护套料)，工艺要求包括：
自进料到出料方向，挤塑机的机身各区温度分布为：一区温度范围是170℃～180℃；二区、三区和四区温度范围都是175℃～185℃；五区和六区温度范围都是180℃～190℃，其中：一区为入料段，二区、三区、四区为塑化段，五区、六区为均化段；
挤塑机的机头单元温度为：机颈温度范围是185～195℃、机头温度范围是185～195℃、模口温度范围是185～195℃；
护套应采用分段冷却，第一段冷却水槽水温为50～70℃，其后段均采用常温水冷却。
金属屏蔽层是铜丝屏蔽层；铜丝屏蔽层的外表面由反向绕包的铜丝或铜带扎紧；铜丝屏蔽层的相邻铜丝的平均间隙不大于4mm；
或者，金属屏蔽层是铜带屏蔽层，铜带屏蔽层是一层或者多层重叠绕包的软铜带构成；绕包的平均搭盖率不小于15％，且最小搭盖率不小于5％，铜带标称厚度不小于0.12mm；
第一护套层的标称厚度不小于1.4mm。
对于多线芯电缆来说，所述步骤2)还包括：
步骤2.2)把多根步骤2.1)制得线缆进行绞合，绞合后，各根线缆的金属屏蔽层是相同导通的；
所述步骤3)还包括：
步骤3.2)在步骤3.1)制得线缆外依次包裹金属铠装层、第二绕包带层和第二护套层；
所述步骤3.1)中，第一绕包带层的多根步骤2.1)制得线缆之间填满填充；
所述步骤3.2)中，金属铠装层是金属丝铠装层或金属带铠装层；所述第二绕包带层的绕包平均重叠率都不小于15％，最小重叠不小于5mm；
所述第二护套层是在第二绕包带层外挤包是挤包中密度聚乙烯或高密度聚乙烯，工艺要求包括：
自进料到出料方向，挤塑机的机身各区温度分布为：一区温度范围是170℃～180℃，二区、三区、四区温度范围是175℃～185℃，五区、六区温度范围是180℃-190℃，其中：一区为入料段，二区、三区、四区为塑化段，五区、六区为均化段；
挤塑机的机头单元温度为：机颈为温度范围是185～195℃℃、机头为温度范围是185～195℃、模口为温度范围是185～195℃；
护套应采用分段冷却，第一段冷却水槽水温为50～70℃，其它段均采用常温水。
所述金属铠装层是金属带绕包铠装层，金属带是镀锌钢带或不锈钢带；
金属带的标称厚度为0.5mm或0.8mm，绕包间隙不大于金属带宽度的50％，且内层金属带的间隙被外层金属带的靠近中间的部位所覆盖；
或者，所述金属铠装层是金属丝绕包铠装层，金属丝是镀锌钢丝或不锈钢丝；
金属丝的标称直径为1.25mm、1.6mm、2.0mm、2.5mm或3.15mm；金属丝铠装层的铠装总间隙不大于一根金属丝的直径，金属丝绕包的节径比是12～16倍；
第二绕包带层的绕包带是标称厚度为0.2mm或0.3mm的无纺布。
第二护套层的标称厚度不小于1.8mm。
一种上述方法制得的单芯纵向径向阻水中压电力电缆，包括缆芯，以及在缆芯外依次包裹的第一绕包带层、径向防水层和护套层；
所述缆芯的结构为：导体依次包裹第一层阻水膨胀带材、半导电导体屏蔽层、抗水树型交联聚乙烯绝缘层和半导电绝缘屏蔽层构成线芯；在一根线芯外包裹第二层阻水膨胀带材和金属屏蔽层构成缆芯；
所述导体是由金属单丝与阻水材料紧压绞合构成的圆形纵向阻水导体；
所述第一层阻水膨胀带材和第二层阻水膨胀带材都是由一层或者多层半导电阻水带绕包构成，绕包的平均重叠率不小于15％；
所述第一绕包带层是由绕包带绕包构成，绕包带是双面绝缘阻水带，绕包的平均重叠率不小于15％，最小重叠不小于5mm；双面绝缘阻水带的标称厚度至少是0.35mm；
所述径向防水层是由铝塑复合带沿缆芯的轴线方向纵包在第一绕包带层外；铝塑复合带的厚度是不小于0.25mm，铝塑复合带左右两边的塑料部分热熔粘接起来，重叠部分不小于5mm；
护套层是在径向防水层外挤包聚乙烯护套料构成。
一种上述方法制得的多芯纵向径向阻水中压电力电缆，包括缆芯，以及在缆芯外依次包裹的第一绕包带层、径向防水层、内护套层、金属铠装层、第二绕包带层和外护套层；
所述缆芯是由多根线芯绞合构成，任一线芯的结构为：导体依次包裹第一层阻水膨胀带材、半导电导体屏蔽层、抗水树型交联聚乙烯绝缘层、半导电绝缘屏蔽层、第二层阻水膨胀带材和金属屏蔽层；第一绕包带层内的各个线芯之间填满填充；
所述导体是由金属单丝与阻水材料紧压绞合构成的圆形纵向阻水导体；
所述第一层阻水膨胀带材和第二层阻水膨胀带材都是由一层或者多层半导电阻水带绕包构成，绕包的平均重叠率不小于15％；
所述第一绕包带层是由绕包带绕包构成，绕包带是双面绝缘阻水带，绕包的平均重叠率不小于15％，最小重叠不小于5mm；双面绝缘阻水带的标称厚度至少是0.35mm；
所述径向防水层是由铝塑复合带沿缆芯的轴线方向纵包在第一绕包带层外；铝塑复合带的厚度是不小于0.25mm，铝塑复合带左右两边的塑料部分热熔粘接起来，重叠部分不小于5mm；
所述内护套层是在径向防水层外挤包聚乙烯护套料构成；
所述金属铠装层是金属丝铠装层或金属带铠装层；
所述第二绕包带层的绕包平均重叠率都不小于15％，最小重叠不小于5mm；
所述外护套层是在第二绕包带层外挤包聚氯乙烯护套料、聚乙烯护套料或低烟无卤阻燃料构成。
填充的材料是阻水膨胀材料(例如阻水填充绳)，填充后缆芯保持圆整，并确保各个线芯的金属屏蔽层是电气接触的。
与现有技术相比，本发明创造具有以下有益效果：
1，本发明创造中，电缆的导体、金属屏蔽层等需执行导电功能的结构层均是纵向阻水的，即使电缆在潮湿环境中敷设、运行，能有效防止电缆吸水，保持线芯及金属屏蔽的干燥，防止导体和金属屏蔽氧化。当电缆意外断裂时，除去端头最多1.5m，可保证电缆导体、金属屏蔽层干燥，重新制作接头即可。纵向阻水结构层的使用保证电缆在潮湿环境下安全、稳定运行，意味着中压电缆更低的故障更换率，减少因电缆故障而产生的隐性成本。
2，本发明创造中，电缆径向防水层的使用使得水分、水汽更难以进入金属屏蔽层、绝缘及导体部分，即使外层护套有轻微损伤或在浅水(水深最多5m)中敷设。
同时，由于采用纵向径向阻水中压电力电缆，可以大大提高中压电力电缆的使用寿命，通常不低于30年，比普通中压电力电缆使用寿命增加2倍以上，这就意味着应用纵向阻水中压电力电缆以后，在产品生命周期内大大节约了铜、铝、聚乙烯等材料的消耗，有效降低电缆的击穿故障率，有力推进电缆行业绿色发展。
3，本发明创造中，电缆的绝缘材料为抗水树型交联聚乙烯，同时导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽为三层共挤式生产。在潮湿的地方，电缆就容易产生水树，会严重降低电缆的电气性能，最终导致电缆击穿，影响电网安全稳定运行，抗水树型交联聚乙烯绝缘有效解决这一问题。
4，三层共挤式生产保证了电缆绝缘的洁净度，减少绝缘中的杂质、气孔，保证电缆绝缘长期运行的有效性。
附图说明
图1是实施例的三芯电缆的径向截面示意图；
图2是实施例的三芯电缆的一个线芯的径向截面示意图；
图3是实施例的单芯电缆的径向截面示意图；
图4是电缆的部分层状结构的斜切截面示意图(仅用来以示意径向防水层结构)；
图中：1导体、2第一层阻水膨胀带材、3半导电导体屏蔽层、4抗水树型交联聚乙烯绝缘层、5半导电绝缘屏蔽层、6第二层阻水膨胀带材、7金属屏蔽层、8填充、9第一绕包带层、10径向防水层、11第一护套层、12金属铠装层、13第二绕包带层、14第二护套层、15铝塑复合带的重叠部分。
具体实施方式
为了更了解本发明创造的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
一种纵向径向阻水中压电力电缆的制造方法及电缆，具体为：
一种纵向径向阻水中压电力电缆，步骤包括：1)制造线芯；2)制造缆芯；3)制造防护层，其特征是
所述步骤1)包括：
1.1)制备导体；
1.2)在导体外依次包裹第一层阻水膨胀带材、半导电导体屏蔽层、抗水树型交联聚乙烯绝缘层和半导电绝缘屏蔽层；
所述步骤2)包括：
2.1)在步骤1)制得线缆外依次包裹第二层阻水膨胀带材和金属屏蔽层；
所述步骤3)包括：
3.1)在步骤2)制得线缆外依次包裹第一绕包带层、径向防水层和第一护套层；
所述步骤1.1)中，导体是由金属单丝与阻水材料紧压绞合构成的圆形纵向阻水导体；
所述步骤1.2)包括：
1.2.1)第一层阻水膨胀带材是由一层或者多层半导电阻水带绕包构成，绕包的平均重叠率不小于15％；
1.2.2)半导电导体屏蔽层、抗水树型交联聚乙烯绝缘层和半导电绝缘屏蔽层是挤包相应电缆料构成；
所述步骤2.1)中，第二层阻水膨胀带材是由一层或者多层半导电阻水带绕包构成，绕包的平均重叠率不小于15％；
所述步骤3.1)中，
所述第一绕包带层是由绕包带绕包构成，绕包带是双面绝缘阻水带，绕包的平均重叠率不小于15％，最小重叠不小于5mm；双面绝缘阻水带的标称厚度至少是0.35mm；
所述径向防水层是由铝塑复合带沿缆芯的轴线方向纵包在第一绕包带层外构成，要求包括：
a、铝塑复合带的厚度是不小于0.25mm，铝塑复合带左右两边的塑料部分热熔粘接起来，重叠部分不小于5mm；
b、模具要求：沿生产线前进方向，依次设置纵包套管、喇叭膜、稳线模和定径模，最后送入第一护套层的挤塑机头；
为了降低生产过程中的断带几率、纵包完全紧密、纵包后电缆外观圆整：
纵包喇叭模出口直径＝线缆直径+(2.0～2.5)mm；稳线模出口直径＝电线缆直径+(1.5～2.0)mm；定径模出口直径＝线缆直径+(1.0～1.5)mm；
在喇叭模、稳线模、定径模中均采用热电偶对铝塑复合带进行加热，使其塑料覆膜软化具有黏性，以便两条纵向边缘搭盖、且与后续挤出的聚乙烯护套紧密粘接，三个模具温度依次设定为120℃、140℃、160℃；
同时在三个模具之前各有一个热电吹风装置，对准两条纵向边缘搭接处的缝隙，对覆膜进行加热软化使其具有黏性，加热温度依次设定为140℃、160℃、160℃；
此时线缆前进的线速度较无纵包铝塑复合带时慢约30％～50％，具体根据电缆外径及挤出机生产速度进行调整；
最终在定径模的作用下，两条纵向边缘完全、紧密粘接，粘接后铝塑复合带平整，构成管状结构包在第一绕包带层外；
所述第一护套层是在径向防水层外挤包聚乙烯护套料(实际生产中，可选线性低密度聚乙烯或中密度聚乙烯或高密度聚乙烯护套料，根据材料不同，微调生产线速度即可)，工艺要求包括：
自进料到出料方向，挤塑机的机身各区温度分布为：一区温度范围是170℃～180℃，二区、三区、四区温度范围是175℃～185℃，五区、六区温度范围是180℃-190℃，其中：一区为入料段，二区、三区、四区为塑化段，五区、六区为均化段；
挤塑机的机头单元温度为：机颈为温度范围是185～195℃℃、机头为温度范围是185～195℃、模口为温度范围是185～195℃；
护套应采用分段冷却，第一段冷却水槽水温为50～70℃，其它段均采用常温水。
所述导体的金属单丝是由铜单丝或铝单丝；阻水材料是阻水膨胀纱、阻水膨胀带或阻水膨胀粉。
所述步骤1.2.2)中，半导电导体屏蔽层、抗水树型交联聚乙烯绝缘层和半导电绝缘屏蔽层是三层共挤相应电缆料构成，(在工程中可以采用质量较为稳定的北欧化工或陶氏化学相应材料)，工艺要求为：
导体屏蔽挤塑机温度设定依次为60℃、95℃、105℃、106℃、106℃、106℃、106℃、106℃，温度设定偏差±5℃；
绝缘挤塑机温度设定依次为80℃、116℃、118℃、120℃、120℃、120℃、120℃、120℃，温度设定偏差±5℃；
绝缘屏蔽挤塑机温度设定依次为60℃、95℃、105℃、112℃、112℃、112℃、112℃、112℃，温度设定偏差±5℃；
(在实际运行时候，可以有±5℃偏差，但是，经过实践证明，温度偏离上述温度要求越少，产品质量越好，体现在内部的气泡、外表的光洁程度以及较小的加工应力等)。
冷却是采用冷水冷却。
金属屏蔽层是铜丝屏蔽层；铜丝屏蔽层的外表面由反向绕包的铜丝或铜带扎紧；铜丝屏蔽层的相邻铜丝的平均间隙不大于4mm；
或者，金属屏蔽层是铜带屏蔽层，铜带屏蔽层是一层或者多层重叠绕包的软铜带构成；绕包的平均搭盖率不小于15％，且最小搭盖率不小于5％，铜带标称厚度不小于0.12mm；
第一护套层的标称厚度不小于1.4mm。
对于多线芯电缆来说，所述步骤2)还包括：
步骤2.2)把多根步骤2.1)制得线缆进行绞合，绞合后，各根线缆的金属屏蔽层是相同导通的；
所述步骤3)还包括：
步骤3.2)在步骤3.1)制得线缆外依次包裹金属铠装层、第二绕包带层和第二护套层；
所述步骤3.1)中，第一绕包带层的多根步骤2.1)制得线缆之间填满填充；
所述步骤3.2)中，金属铠装层是金属丝铠装层或金属带铠装层；所述第二绕包带层的绕包平均重叠率都不小于15％，最小重叠不小于5mm；
所述第二护套层是在第二绕包带层外挤包中密度聚乙烯或高密度聚乙烯护套料，工艺要求包括：
自进料到出料方向，挤塑机的机身各区温度分布为：一区温度范围是175℃，二区、三区、四区温度范围是180℃，五区、六区温度范围是185℃，其中：一区为入料段，二区、三区、四区为塑化段，五区、六区为均化段；
挤塑机的机头单元温度为：机颈为温度范围是190℃、机头为温度范围是190℃、模口为温度范围是190℃；(在实际运行时候，可以有±5℃作业余量，但是，经过实践证明，温度偏离上述温度要求越少，产品质量越好，体现在内部的气泡、外表的光洁程度以及较小的加工应力等)。
护套应采用分段冷却，第一段冷却水槽水温为50～70℃，其它段均采用常温水。
所述金属铠装层是金属带绕包铠装层，金属带是镀锌钢带或不锈钢带；
金属带的标称厚度为0.5mm或0.8mm，绕包间隙不大于金属带宽度的50％，且内层金属带的间隙被外层金属带的靠近中间的部位所覆盖；
或者，所述金属铠装层是金属丝绕包铠装层，金属丝是镀锌钢丝或不锈钢丝；
金属丝的标称直径为1.25mm、1.6mm、2.0mm、2.5mm或3.15mm；金属丝铠装层的铠装总间隙不大于一根金属丝的直径，金属丝绕包的节径比是12～16倍；
第二绕包带层的绕包带是标称厚度为0.2mm或0.3mm的无纺布。
第二护套层的标称厚度不小于1.8mm。
如图1，本方法制得的多线芯(本例是三线芯)纵向径向阻水中压电力电缆，其结构包括缆芯，以及在缆芯外依次包裹的第一绕包带层、径向防水层、第一护套层、金属铠装层、第二绕包带层和第二护套层；
所述缆芯是由3根线芯绞合构成，如图2，任一线芯的结构为：导体依次包裹第一层阻水膨胀带材、半导电导体屏蔽层、抗水树型交联聚乙烯绝缘层、半导电绝缘屏蔽层、第二层阻水膨胀带材和金属屏蔽层；第一绕包带层内的各个线芯之间填满填充；
所述导体是由金属单丝与阻水材料紧压绞合构成的圆形纵向阻水导体；
所述第一层阻水膨胀带材和第二层阻水膨胀带材都是由一层或者多层半导电阻水带绕包构成，绕包的平均重叠率不小于15％，绕包平服；
所述第一绕包带层是由绕包带绕包构成，绕包带是双面绝缘阻水带，绕包的平均重叠率不小于15％，最小重叠不小于5mm；双面绝缘阻水带的标称厚度至少是0.35mm；
所述径向防水层是由铝塑复合带沿缆芯的轴线方向纵包在第一绕包带层外；铝塑复合带的厚度是不小于0.25mm，铝塑复合带左右两边的塑料部分热熔粘接起来，重叠部分不小于5mm；
所述第一护套层是在径向防水层外挤包聚乙烯护套料构成；
所述金属铠装层是金属丝铠装层或金属带铠装层；
所述第二绕包带层的绕包平均重叠率都不小于15％，最小重叠不小于5mm；
所述第二护套层是在第二绕包带层外挤包聚氯乙烯护套料、聚乙烯护套料或低烟无卤阻燃料构成。
如图3，一种上述方法制得的单芯纵向径向阻水中压电力电缆，包括缆芯，以及在缆芯外依次包裹的第一绕包带层、径向防水层和护套层；
所述缆芯的结构为：导体依次包裹第一层阻水膨胀带材、半导电导体屏蔽层、抗水树型交联聚乙烯绝缘层和半导电绝缘屏蔽层构成线芯；在一根线芯外包裹第二层阻水膨胀带材和金属屏蔽层构成缆芯；
所述导体是由金属单丝与阻水材料紧压绞合构成的圆形纵向阻水导体；
所述第一层阻水膨胀带材和第二层阻水膨胀带材都是由一层或者多层半导电阻水带绕包构成，绕包的平均重叠率不小于15％；
所述第一绕包带层是由绕包带绕包构成，绕包带是双面绝缘阻水带，绕包的平均重叠率不小于15％，最小重叠不小于5mm；双面绝缘阻水带的标称厚度至少是0.35mm；
所述径向防水层是由铝塑复合带沿缆芯的轴线方向纵包在第一绕包带层外；铝塑复合带的厚度是不小于0.25mm，铝塑复合带左右两边的塑料部分热熔粘接起来，重叠部分不小于5mm；
护套层是在径向防水层外挤包聚乙烯护套料构成。
在工程实践中，铜丝屏蔽的标称截面积根据实际的故障电流容量确定。径向防水层是标称厚度至少0.25mm的铝塑复合带纵包在缆芯外，铝塑复合带上的塑料在高温下熔融后在模具的作用下粘接起来，包覆重叠部分不小于5mm。第一护套层的护套料是聚乙烯护套，在径向防水层包覆后立即生产，保证第一护套层与径向防水层紧密粘连。填充是阻水填充绳，填充后缆芯保持圆整，并确保三个线芯的金属屏蔽层电气接触。金属铠装层符合IEC60502-2：2014的相关要求。第一、二护套层的护套料与电缆运行温度相适应，第一、二护套层符合IEC60502-2的相关要求。
经过检测，本发明创造的纵向径向阻水中压电缆的性能参数如下：
1、局部放电试验：无任何超过声明灵敏度(5pC或更优)的可测放电。
2、弯曲试验及随后的局部放电试验：弯曲半径15(D+d)±5％，其中D为成品电缆外径，d为导体外径，弯曲三次；随后的局部放电试验，无任何超过声明灵敏度(5pC或更优)的可测放电。
3、加热循环试验：加热循环持续至少8h，每一加热过程中，导体温度95℃～100℃下维持至少2h，随后空气中自然冷却至少3h，使导体温度不超过环境温度10℃。重复循环20次。第20次循环后，进行局部放电试验，无任何超过声明灵敏度(5pC或更优)的可测放电。
4、冲击电压试验及随后的工频电压试验：导体温度95℃～100℃，施加符合IEC60502-2要求的冲击电压，电缆不击穿；在冲击电压试验后，在室温下进行符合IEC 60502-2要求工频电压试验15min，绝缘不击穿。
5、绝缘机械性能：老化前抗张强度不小于12.5Mpa，断裂伸长率不小于200％；老化后，抗张强度变化率最大±25％，断裂伸长率变化率最大±25％。
6、纵向阻水性能：按照IEC60502-2：2014附录F的规定进行透水试验，电缆样品中部剖开至导体，把20±10℃的水在5min内注入管内，使得管子中水位高于电缆中心轴线1m，试样放置24h,然后对试样进行10次加热循环，每次循环持续8h，整个试验期间，电缆试样两端头的导体、金属屏蔽层内/外、填充(三线芯)无水分渗出。
7、径向阻水性能：按照GB/T 28247第10条要求进行径向防水试验，电缆样品在水中浸泡72h后，剖开样品的绝缘表面应该是干燥的；铝塑复合带纵包后粘结完全、紧密，缆芯圆整，平整不起空，按照IEC 60840附录G的规定进行铝塑复合带搭接处剥离强度试验，其最小值不小于0.5N/mm；铝塑复合带和聚乙烯护套粘接紧密，电缆外观圆整，表面光洁，颜色均匀，按照IEC 60840附录G的规定进行铝塑复合带与聚乙烯护套料之间剥离强度试验，其最小值不小于0.5N/mm。
综上所述，本发明创造的纵向径向阻水中压电缆导体和金属屏蔽层均具备纵向阻水特性，加之铝塑复合带作为纵向阻水层，有效降低电缆的击穿故障率，即使在潮湿环境中也能长期安全稳定运行，在产品生命周期内大大节约了铜、铝、聚乙烯等材料的消耗，有力推进电缆行业绿色发展。
Claims (8)
1.一种纵向径向阻水中压电力电缆的制造方法，步骤包括：1)制造线芯；2)制造缆芯；3)制造防护层，其特征是
所述步骤1)包括：
1.1)制备导体；
1.2)在导体外依次包裹第一层阻水膨胀带材、半导电导体屏蔽层、抗水树型交联聚乙烯绝缘层和半导电绝缘屏蔽层；
所述步骤2)包括：
2.1)在步骤1)制得线缆外依次包裹第二层阻水膨胀带材和金属屏蔽层；
所述步骤3)包括：
3.1)在步骤2)制得线缆外依次包裹第一绕包带层、径向防水层和第一护套层；
所述步骤1.1)中，导体是由金属单丝与阻水材料紧压绞合构成的圆形纵向阻水导体；
所述步骤1.2)包括：
1.2.1)第一层阻水膨胀带材是由一层或者多层半导电阻水带绕包构成，绕包的平均重叠率不小于15％；
1.2.2)半导电导体屏蔽层、抗水树型交联聚乙烯绝缘层和半导电绝缘屏蔽层是挤包相应电缆料构成；
所述步骤2.1)中，第二层阻水膨胀带材是由一层或者多层半导电阻水带绕包构成，绕包的平均重叠率不小于15％；
所述步骤3.1)中，
所述第一绕包带层是由绕包带绕包构成，绕包带是双面绝缘阻水带，绕包的平均重叠率不小于15％，最小重叠不小于5mm；双面绝缘阻水带的标称厚度至少是0.35mm；
所述径向防水层是由铝塑复合带沿缆芯的轴线方向纵包在第一绕包带层外构成，要求包括：
a、铝塑复合带的厚度是不小于0.25mm，铝塑复合带左右两边的塑料部分热熔粘接起来，重叠部分不小于5mm；
b、模具要求：沿生产线前进方向，依次设置纵包套管、喇叭膜、稳线模和定径模，最后送入第一护套层的挤塑机头；
喇叭模出口直径＝线缆直径+(2.0～2.5)mm；稳线模出口直径＝电线缆直径+(1.5～2.0)mm；定径模出口直径＝线缆直径+(1.0～1.5)mm；
在喇叭模、稳线模和定径模中均采用热电偶对铝塑复合带进行加热；喇叭模、稳线模和定径模的温度依次设定为120℃、140℃和160℃；
分别在三个模具之前各有一个热电吹风装置，对准铝塑复合带两条边的纵向边缘搭接处的缝隙，对铝塑复合带进行加热软化使其具有黏性，加热温度依次设定为140℃、160℃和160℃；
最终在定径模的作用下，两条纵向边缘完全、紧密粘接，粘接后铝塑复合带平整，构成管状结构包在第一绕包带层外；
所述第一护套层是在径向防水层外挤包聚乙烯护套料，工艺要求包括：
自进料到出料方向，挤塑机的机身各区温度分布为：一区温度范围是170℃～180℃；二区、三区和四区温度范围都是是175℃～185℃；五区和六区温度范围都是180℃～190℃；
其中：一区为入料段，二区、三区和四区为塑化段，五区、六区为均化段；
挤塑机的机头单元温度为：机颈的温度范围是185～195℃、机头的温度范围是185～195℃、模口的温度范围是185～195℃；
护套应采用分段冷却，第一段冷却水槽水温为50～70℃，其后均采用常温水。
2.根据权利要求1所述电缆的制造方法，其特征是所述导体的金属单丝是由铜单丝或铝单丝；阻水材料是阻水膨胀纱、阻水膨胀带或阻水膨胀粉。
3.根据权利要求1所述电缆的制造方法，其特征是所述步骤1.2.2)中，半导电导体屏蔽层、抗水树型交联聚乙烯绝缘层和半导电绝缘屏蔽层是三层共挤相应电缆料构成，工艺要求为：
半导电导体屏蔽层挤塑机温度依次设定为：一区60℃，二区95℃、三区105℃、四区106℃、五区106℃、机颈106℃、机头106℃和模口106℃，温度设定偏差±5℃；
抗水树型交联聚乙烯绝缘层挤塑机温度依次设定为一区80℃、二区116℃、三区118℃、四区120℃、五区120℃、机颈120℃、机头120℃和1模口20℃，温度设定偏差±5℃；
半导电绝缘屏蔽层挤塑机温度依次设定为一区60℃、二区95℃、三区105℃、四区112℃、五区112℃、机颈112℃、机头112℃和模口112℃，温度设定偏差±5℃；
冷却是采用冷水冷却；
步骤1.2.2)中挤塑剂，一区为入料段，二区和三区为塑化段，四区和五区为均化段。
4.根据权利要求1所述的电缆的制造方法，其特征是金属屏蔽层是铜丝屏蔽层；铜丝屏蔽层的外表面由反向绕包的铜丝或铜带扎紧；铜丝屏蔽层的相邻铜丝的平均间隙不大于4mm；
或者，金属屏蔽层是铜带屏蔽层，铜带屏蔽层是一层或者多层重叠绕包的软铜带构成；绕包的平均搭盖率不小于15％，且最小搭盖率不小于5％，铜带标称厚度不小于0.12mm；
第一护套层的标称厚度不小于1.4mm。
5.根据权利要求1～4任一所述电缆的制造方法，其特征是所述步骤2)还包括：
步骤2.2)把多根步骤2.1)制得线缆进行绞合，绞合后，各根线缆的金属屏蔽层是相同导通的；
所述步骤3)还包括：
步骤3.2)在步骤3.1)制得线缆外依次包裹金属铠装层、第二绕包带层和第二护套层；
所述步骤3.1)中，第一绕包带层的多根步骤2.1)制得线缆之间填满填充；
所述步骤3.2)中，金属铠装层是金属丝铠装层或金属带铠装层；所述第二绕包带层的绕包平均重叠率都不小于15％，最小重叠不小于5mm；
所述第二护套层是在第二绕包带层外挤包聚乙烯护套料，工艺要求包括：
自进料到出料方向，挤塑机的机身各区温度分布为：一区温度范围是170℃～180℃；二区、三区和四区温度范围都是175℃～185℃；五区和六区温度范围都是180℃～190℃，其中：一区为入料段，二区、三区、四区为塑化段，五区、六区为均化段；
挤塑机的机头单元温度为：机颈温度范围是185～195℃、机头温度范围是185～195℃、模口温度范围是185～195℃；
护套应采用分段冷却，第一段冷却水槽水温为50～70℃，其后段均采用常温水冷却。
6.根据权利要求5所述电缆的制造方法，其特征是所述金属铠装层是金属带绕包铠装层，金属带是镀锌钢带或不锈钢带；
金属带的标称厚度为0.5mm或0.8mm，绕包间隙不大于金属带宽度的50％，且内层金属带的间隙被外层金属带的靠近中间的部位所覆盖；
或者，所述金属铠装层是金属丝绕包铠装层，金属丝是镀锌钢丝或不锈钢丝；
金属丝的标称直径为1.25mm、1.6mm、2.0mm、2.5mm或3.15mm；金属丝铠装层的铠装总间隙不大于一根金属丝的直径，金属丝绕包的节径比是12～16倍；
第二绕包带层的绕包带是标称厚度为0.2mm或0.3mm的无纺布。
第二护套层的标称厚度不小于1.8mm。
7.一种权利要求1所述方法制得的单芯纵向径向阻水中压电力电缆，其特征是包括缆芯，以及在缆芯外依次包裹的第一绕包带层、径向防水层和护套层；
所述缆芯的结构为：导体依次包裹第一层阻水膨胀带材、半导电导体屏蔽层、抗水树型交联聚乙烯绝缘层和半导电绝缘屏蔽层构成线芯；在一根线芯外包裹第二层阻水膨胀带材和金属屏蔽层构成缆芯；
所述导体是由金属单丝与阻水材料紧压绞合构成的圆形纵向阻水导体；
所述第一层阻水膨胀带材和第二层阻水膨胀带材都是由一层或者多层半导电阻水带绕包构成，绕包的平均重叠率不小于15％；
所述第一绕包带层是由绕包带绕包构成，绕包带是双面绝缘阻水带，绕包的平均重叠率不小于15％，最小重叠不小于5mm；双面绝缘阻水带的标称厚度至少是0.35mm；
所述径向防水层是由铝塑复合带沿缆芯的轴线方向纵包在第一绕包带层外；铝塑复合带的厚度是不小于0.25mm，铝塑复合带左右两边的塑料部分热熔粘接起来，重叠部分不小于5mm；
护套层是在径向防水层外挤包聚乙烯护套料构成。
8.一种权利要求5方法制得的多芯纵向径向阻水中压电力电缆，其特征是包括缆芯，以及在缆芯外依次包裹的第一绕包带层、径向防水层、内护套层、金属铠装层、第二绕包带层和外护套层；
所述缆芯是由多根线芯绞合构成，任一线芯的结构为：导体依次包裹第一层阻水膨胀带材、半导电导体屏蔽层、抗水树型交联聚乙烯绝缘层、半导电绝缘屏蔽层、第二层阻水膨胀带材和金属屏蔽层；第一绕包带层内的各个线芯之间填满填充；
所述导体是由金属单丝与阻水材料紧压绞合构成的圆形纵向阻水导体；
所述第一层阻水膨胀带材和第二层阻水膨胀带材都是由一层或者多层半导电阻水带绕包构成，绕包的平均重叠率不小于15％；
所述第一绕包带层是由绕包带绕包构成，绕包带是双面绝缘阻水带，绕包的平均重叠率不小于15％，最小重叠不小于5mm；双面绝缘阻水带的标称厚度至少是0.35mm；
所述径向防水层是由铝塑复合带沿缆芯的轴线方向纵包在第一绕包带层外；铝塑复合带的厚度是不小于0.25mm，铝塑复合带左右两边的塑料部分热熔粘接起来，重叠部分不小于5mm；
所述内护套层是在径向防水层外挤包聚乙烯护套料构成；
所述金属铠装层是金属丝铠装层或金属带铠装层；
所述第二绕包带层的绕包平均重叠率都不小于15％，最小重叠不小于5mm；
所述外护套层是在第二绕包带层外挤包聚氯乙烯护套料、聚乙烯护套料或低烟无卤阻燃料构成。
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