CN111223588A - 一种直流高压超柔脉冲大电流水冷同轴电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电缆技术领域，尤其涉及一种直流高压超柔脉冲大电流水冷同轴电缆。本发明的电缆包括缆芯和包裹层，缆芯包括内导体和外导体，中心七根内导体绞合后挤包内包裹层，并在内包裹层外绕包一圈外导体，外导体外挤包外包裹层，其中，内、外导体包括绞合在一起的铜单线束股和铜质冷却管，及作为中心承载芯的绞合钢丝绳，所述铜单线束股中的铜单线和铜质冷却管外包覆有半导电材料包覆层。本发明是一种双芯线缆，内导体和外导体同轴圆形分布，工作时分别通过同一个回路大小相等方向相反的电流，可以消除内、外导体之间的电动力，抵消内外导体间磁场，同轴电缆对外没有辐射磁场，可以紧凑化布置，提高设备的电磁兼容性及集成度。

Description

一种直流高压超柔脉冲大电流水冷同轴电缆
技术领域
本发明属于电缆技术领域，尤其涉及一种直流高压超柔脉冲大电流水冷同轴电缆。
背景技术
电缆的载流量主要受导体（以及绝缘、金属护套）损耗、绝缘层和护层热阻以及外部环境热阻的影响。即使采用低损耗的绝缘材料，采用金属护套单端接地，降低绝缘层、护层及外部环境的热阻，电缆的载流量也只能提高大约50%。
由于直流电缆中通过的是直流电流，导体中不存在集肤效应和邻近效应，这时导体电阻仅为工作温度下的直流电阻，可以提高直流电缆载流量。此外，使用工作温度较高的绝缘材料，提高导体工作温度也可以提高电缆载流量。
提高电缆载流量的另一种有效方式就是采用强迫冷却的方式，将导体通过电流时所产生的热损耗通过冷却液体或气体带出，从而减小散发到绝缘层中的热量，可以降低绝缘层工作温度，极大地提高电缆载流量。
用于作为电缆中强迫冷却的媒质，一般要求具有较大的热容系数和较低的粘度系数，因此水是一种良好的冷却媒质。而用于水冷电缆的冷却水要求具有较低的电导率，一方面可以减小在电缆运行电压作用下的损耗，另一方面可以保护人员设备安全。
现有技术存在以下问题和缺点：（1）现有工业水冷电缆主要运用在大功率熔炼和冶炼设备中，该电缆采用铜丝绞合在橡胶软管上，橡胶软管容易老化，电缆使用寿命短。（2）现有水冷电缆主要是单芯结构，在高压脉冲大电流的情况下，并排敷设的单芯结构水冷电缆会产生较大的电动力，影响电缆使用寿命。（3）现有水冷电缆使用温度及环境适应性差，不能承受反复弯曲要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种直流高压超柔脉冲大电流水冷同轴电缆。本发明的直流高压超柔脉冲大电流水冷同轴电缆是一种特殊的双芯线缆，其中内导体和外导体采用铜质冷却管嵌入式绞合方式，中心采用高强度绞合钢丝绳作为承载芯，提高导体的柔软度和弯曲性能；内导体和外导体采用同轴圆形分布，工作时内外导体分别通过同一个回路大小相等方向相反的电流，可以消除内、外导体之间的电动力，抵消内外导体间磁场，同轴电缆对外没有辐射磁场，可以紧凑化布置，既可以提高设备电磁兼容性又能够提高设备的集成度；每股细铜丝绞线和铜质冷却管外采用半导电材料包覆层，使电缆在弯曲过程中，细铜丝绞线与铜质冷却管产生相对滑移的现象，减小摩擦阻力，提高铜质冷却管的折弯性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种直流高压超柔脉冲大电流水冷同轴电缆，其特征在于，该直流高压超柔脉冲大电流水冷同轴电缆具有以下特征：
一种直流高压超柔脉冲大电流水冷同轴电缆，包括缆芯和包裹层，所述缆芯包括内导体和外导体，中心七根内导体绞合后挤包内包裹层，并在内包裹层外绕包一圈外导体，外导体外挤包外包裹层，其中，内导体包括绞合在一起的铜单线束股和铜质冷却管，及作为中心承载芯的绞合钢丝绳，所述铜单线束股中的铜单线和铜质冷却管外包覆有半导电材料包覆层。
所述内包裹层包括内绝缘层和半导电缓冲层，内绝缘层挤包在内导体上，半导电缓冲层绕包在内绝缘层上。
所述外包裹层包括半导电带绕包层、外绝缘层、特多龙带绕包层和外护套，所述半导电带绕包层绕包在外导体上，外绝缘层挤包在外导体上，特多龙带绕包层绕包在外绝缘层上，外护套挤包在外绝缘层上。
所述外导体绞合结构与内导体绞合结构相同，二者同轴圆形分布，且工作时通有大小相等、方向相反的电流。
所述铜质冷却管采用铜合金无缝管拉拔软退火，抗拉强度≥372 N/mm2，洛氏硬度HR30T≥30～60。
所述内绝缘层和外绝缘层采用125℃橡胶混合物制成。
所述外护套采用125℃低烟无卤阻燃交联聚烯烃制成。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的直流高压超柔脉冲大电流水冷同轴电缆由内导体、内绝缘层、外导体、外绝缘层和外护套层组成。其中，内导体和外导体采用的软圆铜单线与铜质冷却管嵌入式绞合方式，能够长期通入特种大电流脉冲，同时具有抗氧化性和柔软性，结构紧密稳定，安全可靠，提高了电缆的使用寿命。与普通两芯规格直流电缆相比，有效减小了电缆外径和重量，实现了轻型化。内绝缘层和外绝缘层所选用125℃橡胶混合物，其长期工作温度保持在125℃，满足连续脉冲大电流通流对温度的苛刻要求。外护套层选用125℃低烟无卤阻燃交联聚烯烃，使电缆具有优异柔软性能、耐日光老化、耐水解、耐油、耐磨损、抗撕裂等性能。采用上述材料和结构的同轴电缆适用于特种大电流脉冲传输系统，具有柔软性好、轻型化、载流能力大、连续工作温升小、弯曲半径小、安全可靠等特点。
附图说明
图1是本发明直流高压超柔脉冲大电流水冷同轴电缆的结构示意图。
图2是本发明直流高压超柔脉冲大电流水冷同轴电缆水平旋转试验的路径示意图。
附图标记说明：1-内导体；2-外导体；3-内包裹层；4-外包裹层；1-1-铜单线束股；1-2铜质冷却管；1-3-钢丝绳；1-4-半导电材料包覆层；3-1-内绝缘层；3-2-半导电缓冲层；4-1-半导电带绕包层；4-2-外绝缘层；4-3-特多龙带绕包层；4-4-外护套。
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
具体实施方式
如图1所示，一种直流高压超柔脉冲大电流水冷同轴电缆，包括缆芯和包裹层，所述缆芯包括内导体1和外导体2，中心1+6根内导体1绞合后挤包内包裹层3，并在内包裹层3外绕包一圈外导体2，外导体2外挤包外包裹层4，其中，内导体1包括绞合在一起的铜单线束股1-1和铜质冷却管1-2，及作为中心承载芯的绞合钢丝绳1-3，所述铜单线束股1-1中的铜单线和铜质冷却管1-2外包覆有半导电材料包覆层1-4。
所述内包裹层3包括内绝缘层3-1和半导电缓冲层3-2，内绝缘层3-1挤包在内导体1上，半导电缓冲层3-2绕包在内绝缘层3-1上。
所述外包裹层4包括半导电带绕包层4-1、外绝缘层4-2、特多龙带绕包层4-3和外护套4-4，所述半导电带绕包层4-1绕包在外导体2上，外绝缘层4-2挤包在外导体2上，特多龙带绕包层4-3绕包在外绝缘层4-2上，外护套4-4挤包在外绝缘层4-2上。
所述外导体2绞合结构与内导体1绞合结构相同，二者同轴圆形分布，且工作时通有大小相等、方向相反的电流。
所述铜质冷却管1-2采用铜合金无缝管拉拔软退火，抗拉强度≥372 N/mm2，洛氏硬度HR30T≥30～60。
所述内绝缘层3-1和外绝缘层4-2采用125℃橡胶混合物制成。
所述外护套4-4采用125℃低烟无卤阻燃交联聚烯烃制成。
直流高压超柔脉冲大电流水冷同轴电缆生产过程：
内导体采用细软圆铜单线束股，与铜质冷却管嵌入绞合，束股绞合时，中心采用高强度绞合钢丝绳作为承载芯，每股束绞铜单线和铜质冷却管外采用半导电材料包覆层；然后束绞导体采用正规复绞结构绞合，内绝缘采用125℃橡胶混合物挤包在内导体上，挤包后绕包一层半导电缓冲层，外导体采用束绞导体同心式缠绕在内绝缘表面，导体外采用半导电带绕包，外绝缘采用125℃橡胶混合物挤包在外导体上，挤包后绕包一层特多龙带，外护套采用125℃低烟无卤阻燃交联聚烯烃挤包在外绝缘上。
本发明的直流高压超柔脉冲大电流水冷同轴电缆按照附图2进行水平旋转试验，转动580°为一个周期，转速为40°/秒，试验10000个周期后，进行耐电压试验与绝缘电阻试验均通过，剖开电缆，内、外导体无任何扭曲变形、断裂；铜质冷却管无断裂破损现象。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据本发明实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种直流高压超柔脉冲大电流水冷同轴电缆，包括缆芯和包裹层，其特征在于，所述缆芯包括内导体（1）和外导体（2），中心七根内导体（1）绞合后挤包内包裹层（3），并在内包裹层（3）外绕包一圈外导体（2），外导体（2）外挤包外包裹层（4），其中，内导体（1）包括绞合在一起的铜单线束股（1-1）和铜质冷却管（1-2），及作为中心承载芯的绞合钢丝绳（1-3），所述铜单线束股（1-1）中的铜单线和铜质冷却管（1-2）外包覆有半导电材料包覆层（1-4）。
2.根据权利要求1所述的直流高压超柔脉冲大电流水冷同轴电缆，其特征在于，所述内包裹层（3）包括内绝缘层（3-1）和半导电缓冲层（3-2），内绝缘层（3-1）挤包在内导体（1）上，半导电缓冲层（3-2）绕包在内绝缘层（3-1）上。
3.根据权利要求1所述的直流高压超柔脉冲大电流水冷同轴电缆，其特征在于，所述外包裹层（4）包括半导电带绕包层（4-1）、外绝缘层（4-2）、特多龙带绕包层（4-3）和外护套（4-4），所述半导电带绕包层（4-1）绕包在外导体（2）上，外绝缘层（4-2）挤包在外导体（2）上，特多龙带绕包层（4-3）绕包在外绝缘层（4-2）上，外护套（4-4）挤包在特多龙带绕包层（4-3）上。
4.根据权利要求1所述的直流高压超柔脉冲大电流水冷同轴电缆，其特征在于，所述外导体（2）的绞合结构与内导体（1）的绞合结构相同，二者同轴圆形分布，且工作时通有大小相等、方向相反的电流。
5.根据权利要求1所述的直流高压超柔脉冲大电流水冷同轴电缆，其特征在于，所述铜质冷却管（1-2）采用铜合金无缝管拉拔软退火，抗拉强度≥372 N/mm2，洛氏硬度HR30T≥30～60。
6.根据权利要求1所述的直流高压超柔脉冲大电流水冷同轴电缆，其特征在于，所述内绝缘层（3-1）和外绝缘层（4-2）采用125℃橡胶混合物制成。
7.根据权利要求1所述的直流高压超柔脉冲大电流水冷同轴电缆，其特征在于，所述外护套（4-4）采用125℃低烟无卤阻燃交联聚烯烃制成。
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