CN109817373A - 高铁石墨烯半导电屏蔽新型电缆 - Google Patents
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Abstract
一种高铁石墨烯半导电屏蔽新型电缆，包括导体，导体外采用三层共挤的方式设置有导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层，导体屏蔽层和绝缘屏蔽层为石墨烯半导电屏蔽层；绝缘屏蔽层外由内至外依次设置有特多龙带层、金属屏蔽层、内护套层、金属铠装层以及外护套层；金属屏蔽层由设置于特多龙带层外的铜丝疏绕层和铜带绕包层组成，铜丝疏绕层铜丝疏绕方向与铜带绕包层的铜带绕包方向相反。本发明提供的高铁石墨烯半导电屏蔽新型电缆，可以解决现有电缆无法满足供电安全、使用条件特殊的问题，综合使用性能优越，电气性能及物理性能优异，防水、防鼠防蚁综合防护效果优异，使用安全可靠、寿命比传统电缆增加2倍左右。
Description
技术领域
本发明涉及高铁领域用电缆，尤其是一种高铁石墨烯半导电屏蔽新型电缆。
背景技术
我国的电气化铁路里程将仅位于俄罗斯之后，跃居世界第二位。而且在电气化率、电气化复线率、电气化铁路承担的铁路运量比重、电气化铁路技术装备水平以及列车运行速度等方面都将进入世界先进行列。
高速电力机车所需的电能来自发电厂，由输电线路、变电装置、牵引用电网络、回流电路等组成的供用电系统供应。世界各国采用的供电制式各不相同，我国的电气化铁路选择了25千伏单相工频(50赫兹)交流供电制式。牵引变电所从国家电网引入220千伏或110千伏三相交流电源,将三相电转换为适合电气列车使用的单相交流27.5千伏电源并送上接触网，根据铁道行业标准TB/T 2822-1997，其电缆结构为：
1、导体，2、导体屏蔽，3、交联聚乙烯绝缘，4、绝缘屏蔽，5、.铜丝屏蔽，6、聚乙烯或聚氯乙烯护套。
然而，现实应用中，上述结构的电缆存在以下缺点/不足：
1、电缆的电气性能一般，使用寿命短，不能满足电气化高速铁道供电安全；
2、电缆结构简单，只能满足一般条件下的使用，不具备特殊条件的使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高铁石墨烯半导电屏蔽新型电缆，可以解决现有电缆无法满足供电安全、使用条件特殊的问题，综合使用性能优越，电气性能及物理性能优异，防水、防鼠防蚁综合防护效果优异，使用安全可靠、寿命比传统电缆增加2倍左右。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高铁石墨烯半导电屏蔽新型电缆，包括导体，导体外采用三层共挤的方式设置有导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层，
导体屏蔽层和绝缘屏蔽层为石墨烯半导电屏蔽层；
绝缘屏蔽层外由内至外依次设置有特多龙带层、金属屏蔽层、内护套层、金属铠装层以及外护套层；
金属屏蔽层由设置于特多龙带层外的铜丝疏绕层和铜带绕包层组成，铜丝疏绕层铜丝疏绕方向与铜带绕包层的铜带绕包方向相反；
金属铠装层为铝镁硅合金铠装层。
绝缘层为110KV级超净交联聚乙烯绝缘层。
铜丝疏绕层的疏绕节距为铜丝屏蔽外径的14～18倍，疏绕方向为左向。
铜丝疏绕层的表面通过右向绕包的铜带绕包层扎紧。
铝镁硅合金铠装层的铝镁硅合金丝的抗拉强度不小于325MPa。
外护套层为环保型防鼠防蚁剂高密度聚乙烯外护套层。
本发明提供的高铁石墨烯半导电屏蔽新型电缆，有益效果如下：
1、导体屏蔽、绝缘屏蔽采用石墨烯半导电屏蔽材料，可大大降低电缆内外半导电屏蔽层的体积电阻率、改善其热稳定性，提高屏蔽层对电场的均化效果，有效减少电缆运行中可能出现的局部放电现象，保障电力线路运行的安全性和可靠性，提高电缆运行寿命。
2、金属屏蔽层由设置于特多龙带层外的铜丝疏绕层和铜带绕包层组成，使铜线疏绕层在电气上连成一体，将电缆运行时产生的电磁场屏蔽在绝缘线芯内，以减少对外界产生电磁干扰，以及将故障电流安全引人接地系统,保护系统安全运行。
3、特多龙带层的设计可有效地保证铜丝疏绕层屏蔽交联电缆的质量，防止铜丝对绝缘屏蔽层造成损伤。
4、铝镁硅合金铠装层的铝镁硅合金丝比纯铝丝抗力强度增加一倍，使得电缆能承受较大纵向拉力，既可抗地质灾害，又可防止老鼠对电缆破坏。
经对电缆进行检验，结果表明电缆各项性能指标优异，均符合设计要求，适用于电气列车使用的单相交流27.5千伏电源并送上接触网。与传统电缆相比，结构新颖，材料先进，综合使用性能优越，电气性能及物理性能优异，防水、防鼠防蚁综合防护效果优异，使用安全可靠、寿命比传统电缆增加2倍左右。电缆适合直埋、穿管、桥架等敷设，且在潮湿及有鼠害、蚁害环境中。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明制备的工艺流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种高铁石墨烯半导电屏蔽新型电缆，包括导体1，导体1外采用三层共挤的方式设置有导体屏蔽层2、绝缘层3和绝缘屏蔽层4，
导体屏蔽层2和绝缘屏蔽层4为石墨烯半导电屏蔽层；
绝缘屏蔽层4外由内至外依次设置有特多龙带层5、金属屏蔽层、内护套层8、金属铠装层9以及外护套层10；
金属屏蔽层由设置于特多龙带层5外的铜丝疏绕层6和铜带绕包层7组成，铜丝疏绕层6铜丝疏绕方向与铜带绕包层7的铜带绕包方向相反；
金属铠装层9为铝镁硅合金铠装层。
绝缘层3为110KV级超净交联聚乙烯绝缘层。
铜丝疏绕层6的疏绕节距为铜丝屏蔽外径的14～18倍，疏绕方向为左向。
铜丝疏绕层6的表面通过右向绕包的铜带绕包层7扎紧。
铝镁硅合金铠装层的铝镁硅合金丝的抗拉强度不小于325MPa。
外护套层10为环保型防鼠防蚁剂高密度聚乙烯外护套层，可以有效防止老鼠及白蚁啃咬。
内护套层8为聚乙烯护套，能有效起到防水目的。
如图2所示，本发明的制备过程如下：
1、导体1制造
导体1由符合GB/T3956规定的裸退火铜线组成(铜的纯度≥99.97％)。在电缆导体的制造过程中，首先由进口的上引法生产线制造无氧铜杆，通过连续退火的进口大拉机拉制单线。导体结构设计成48股2.56mm，选用HDK12+18+24/500框式绞线机，采用钻石涂层紧压模分层紧压成型，保证了导体的紧密和结构稳定，紧压系数为0.9，导体表面光洁、无油污、无损伤屏蔽及绝缘的毛刺、锐边，无凸起或断裂的单线。绞制后导体20℃时的直流电阻符合GB/T3956-2008规定。
2、挤出交联工艺
导体屏蔽层2、绝缘层、绝缘屏蔽层4采用三层共挤、全封闭化学交联工艺。
选用青岛电工机械厂生产的交联绝缘三层共挤生产线，其中挤包导体屏蔽配备φ65/25挤出机；挤包XLPE绝缘层配备φ150/25挤出机；挤包绝缘屏蔽层配备φ90/25挤出机。
2.1、导体屏蔽层2
导体屏蔽层2采用石墨烯半导电屏蔽材料，挤包半导电层应均匀地包覆在导体上，表面光滑，无明显绞线凸纹，无尖角、颗粒、烧焦或擦伤的痕迹。在剥离导体屏蔽时，半导电层不应导致有卡留在导体绞股之间的现象。
导体屏蔽电阻率不超过500欧·米。导体屏蔽标称厚度为0.8mm，最小厚度应不小于0.48mm。
2.2、绝缘层3
绝缘层3采用110KV级超净交联聚乙烯，绝缘标称厚度为11.5mm，绝缘厚度平均值应不小于标称值，任一点最小测量厚度应不小于2.52mm，最大测量厚度应不大于3.0mm。
2.3、绝缘屏蔽层4
绝缘屏蔽层4采用石墨烯半导电屏蔽材料，绝缘屏蔽为挤包的交联半导电层，半导电层均匀地包覆在绝缘表面，表面应光滑，无尖角，颗粒、烧焦或擦伤的痕迹。
绝缘屏蔽电阻率不大于200欧·米。绝缘屏蔽标称厚度为0.8mm，最小厚度应不小于0.48mm。
3、金属屏蔽层
金属屏蔽采用400型铜丝疏绕机，用64根外径为0.86mm铜丝进行疏绕，铜丝疏绕节距为铜丝屏蔽外径的14～18倍，疏绕方向为左向，其表面用右向绕包的铜带扎紧，相邻铜丝的平均间隙不大于4mm，任何相邻两根间隙不大于8mm，铜丝外用厚度为0.1mm，铜带的为间隙绕包，其最大间隙不大于25％铜带宽度。
4、内护套层8
采用φ90挤塑机挤包一层聚乙烯。标称厚度为2.0mm的规定。护套厚度平均值应不小于标称值，任一点最小厚度应不小于标称值的80％-0.2mm。外护套外观应圆整、平滑、无损伤，断面无气孔。
5、铝镁硅合金丝铠装
采用72盘/500型铠装机，选用抗拉强度不小于325MPa铝镁硅合金丝，铝镁硅合金丝67根单丝外径为2.5mm，模具孔径为58mm，节距控制在580mm～690mm，开机线速保持在8m/min。
6、外护套层10
采用φ150挤塑机挤包一层添加环保型防鼠防蚁剂高密度聚乙烯。护套标称厚度为3.0mm的规定。护套厚度平均值应不小于标称值，任一点最小厚度应不小于标称值的80％-0.2mm。外护套外观应圆整、平滑、无损伤，断面无气孔，挤出后电缆外径实测为64.5mm。
挤出模具：模芯孔径为φ65mm，模套孔径为φ73mm。
φ150挤塑机开机温度按表1，开机线速保持在10m/min。
表1挤出温度单位：0C
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高铁石墨烯半导电屏蔽新型电缆，包括导体（1），导体（1）外采用三层共挤的方式设置有导体屏蔽层（2）、绝缘层（3）和绝缘屏蔽层（4），其特征在于：
导体屏蔽层（2）和绝缘屏蔽层（4）为石墨烯半导电屏蔽层；
绝缘屏蔽层（4）外由内至外依次设置有特多龙带层（5）、金属屏蔽层、内护套层（8）、金属铠装层（9）以及外护套层（10）；
金属屏蔽层由设置于特多龙带层（5）外的铜丝疏绕层（6）和铜带绕包层（7）组成，铜丝疏绕层（6）铜丝疏绕方向与铜带绕包层（7）的铜带绕包方向相反；
金属铠装层（9）为铝镁硅合金铠装层。
2.根据权利要求1所述的高铁石墨烯半导电屏蔽新型电缆，其特征在于：绝缘层（3）为110KV级超净交联聚乙烯绝缘层。
3.根据权利要求1所述的高铁石墨烯半导电屏蔽新型电缆，其特征在于：铜丝疏绕层（6）的疏绕节距为铜丝屏蔽外径的14～18倍，疏绕方向为左向。
4.根据权利要求3所述的高铁石墨烯半导电屏蔽新型电缆，其特征在于：铜丝疏绕层（6）的表面通过右向绕包的铜带绕包层（7）扎紧。
5.根据权利要求1所述的高铁石墨烯半导电屏蔽新型电缆，其特征在于：铝镁硅合金铠装层的铝镁硅合金丝的抗拉强度不小于325MPa。
6.根据权利要求1所述的高铁石墨烯半导电屏蔽新型电缆，其特征在于：外护套层（10）为环保型防鼠防蚁剂高密度聚乙烯外护套层。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN111599518A (zh) * | 2020-06-02 | 2020-08-28 | 超达电线电缆有限公司 | 一种新型高精密智能化仪器仪表信号电缆及其制造工艺 |
| CN113793726A (zh) * | 2021-09-27 | 2021-12-14 | 云南多宝电缆集团股份有限公司 | 单芯改性聚丙烯绝缘交流27.5kv电气化铁路电力电缆 |
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2017
- 2017-11-21 CN CN201711165489.8A patent/CN109817373A/zh active Pending
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190528 |
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