CN111276285A - 一种超深井矿用垂吊敷设电缆及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超深井矿用垂吊敷设电缆及其生产工艺，其中电缆包括相互连接的第一段和第二段，所述第一段敷设时垂直放置于竖井中；所述第一段和第二段包括连续的护层和位于护层内不同结构的缆芯；所述缆芯包括连续的绝缘线芯和设置在绝缘线芯外部的两段式填充层；所述两段式填充层包括设置于所述第一段的承载单元和设置于所述第二段的聚丙烯填充；所述护层包括由内至外依次设置于缆芯外部的内护层、铠装层和外护套。本发明电缆分为第一段和第二段，满足不同段性能要求，电缆连续成缆，无中间接头，避免潜在风险；本发明第一段设有承载单元，提高电缆的抗拉性能，同时减轻了电缆重量，提高了超深井矿用垂吊敷设电缆吊装和长期运行的安全裕度。

Description

一种超深井矿用垂吊敷设电缆及其生产工艺
技术领域
本发明属于电缆技术领域，具体涉及一种超深井矿用垂吊敷设电缆及其生产工艺。
背景技术
经过新中国成立以来70多年的开采，我国浅部矿产资源逐年减少和枯竭，矿产资源的开采正处于向深部全面推进阶段。如果我国固体矿产勘查深度达到2000米，探明的资源量可以在现有的基础上翻一番！据统计，未来10年内，我国将有1/3以上金属矿山开采深度达到或超过1000米。
随着超深井的深度不断增加，对矿用电缆的要求也越来越高。根据中华人民共和国国家标准《金属非金属矿山安全规程》GB 16423-2006第6.5.2条电气线路：竖井或倾角大于45°的巷道，应使用钢丝铠装电缆。敷设在竖井内的电缆，应和竖井深度相一致，中间不准有接头。如竖井太深，应将电缆接头部分设置在中段水平巷道内。在竖井或倾角大于45°的巷道内，电缆悬挂点的间距应不超过6m。敷设电缆的夹子、卡箍或其他夹持装置，应能承受电缆重量，且应不损坏电缆的外皮。现有的额定电压8.7/10kV及以下煤矿多采用交联聚乙烯绝缘电力电缆在超深井内整根敷设，并安装夹子或卡箍等夹持件，由于电缆自重的原因，将会在敷设电缆的夹持位置出现外护套损坏现象，如果电缆分段敷设，设置转接柜做接头，又会增加很大的潜在风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种超深井矿用垂吊敷设电缆及其生产工艺，抗拉力能力高、质量更轻，可有效避免损坏夹持位置外护套，且整根电缆不需要做中间接头，避免了中间接头存在的潜在风险。
实现本发明目的的技术方案是：
一种超深井矿用垂吊敷设电缆，包括相互连接的第一段和第二段，所述第一段敷设时垂直放置于竖井中；所述第一段和第二段包括连续的护层和位于护层内不同结构的缆芯；所述缆芯包括连续的绝缘线芯和设置在绝缘线芯外部的两段式填充层；所述两段式填充层包括设置于所述第一段的承载单元和设置于所述第二段的聚丙烯填充；所述护层包括由内至外依次设置于缆芯外部的内护层、铠装层和外护套。
进一步地，所述绝缘线芯设有三根并且两两相切设置，绝缘线芯由内至外依次为铜型线紧压圆形导体、导体屏蔽层、抗水树绝缘层、非金属绝缘屏蔽层、金属屏蔽层和非金属护层。
进一步地，所述承载单元设有三根且分别填充于相邻两个绝缘线芯之间，每个承载单元包括位于其中心的绞合型碳纤维复合加强芯以及包覆在绞合型碳纤维复合加强芯外部的填充本体。
进一步地，所述承载单元成扇形结构，所述扇形结构包括等边设置的两个弧面，所述弧面与相邻绝缘线芯外周面相匹配。
进一步地，所述内护层和填充本体的材料均为中密度聚乙烯。
进一步地，所述铠装层采用粗钢丝铠装层，优选的，所述粗钢丝直径为4.0mm。
进一步地，所述外护套的材料为高阻燃型聚氯乙烯。
一种超深井矿用垂吊敷设电缆的生产工艺，包括：
步骤一：制造绝缘线芯；
步骤二：制造缆芯，整根电缆的缆芯连续绞合成缆；按照工程所需第一段的长度制造承载单元，所述承载单元包覆在设置于所述第一段的绝缘线芯外并与所述绝缘线芯绞合成缆；按照工程所需第二段的长度制造聚丙烯填充，所述聚丙烯填充设置于所述第二段的绝缘线芯外并与所述绝缘线芯绞合成缆；在所述第一段与所述第二段的分界处做好标记，整个缆芯的绝缘线芯是一个连通的整体。
步骤三：将成缆后的缆芯外挤包一层内护层，经铠装后在铠装层外挤包一层外护套；
步骤四：将电缆复绕至第一段与第二段分界处，制作吊具连接体。
进一步地，所述步骤一中，制造绝缘线芯包括制造铜型线紧压圆形导体，在铜型线紧压圆形导体外采用三层共挤一次成型方式挤包导体屏蔽层、抗水树绝缘层和非金属绝缘屏蔽层，再搭盖绕包一层金属屏蔽层，然后挤包一层非金属护层。
进一步地，所述步骤二中，制造承载单元，采用碳纤维与树脂固化而成碳纤维复合芯，多根碳纤维复合芯绞合形成绞合型碳纤维复合加强芯，根据垂吊敷设电缆第一段的重量设计绞合型碳纤维复合加强芯的最大拉力，进而根据最大拉力设计绞合型碳纤维复合加强芯的结构尺寸，在其外挤包扇形填充本体。
进一步地，所述步骤四中，吊具连接体与绞合型碳纤维复合加强芯采用耐张线夹连接。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
(1)本发明电缆分为第一段和第二段，满足不同段性能要求，整根电缆连续成缆，不需要做中间接头，避免潜在风险；此外，本发明电缆第一段设有承载单元，大大提高电缆的抗拉性能，与外周铠装层形成双保险，同时减轻了电缆重量，避免损坏夹持位置外护套，提高了超深井矿用垂吊敷设电缆吊装和长期运行的安全裕度。
(2)本发明电缆的绝缘线芯导体为铜型线紧压圆形导体结构，紧压系数可以达到0.96～0.98，外径更小，电缆重量更轻。
(3)本发明电缆的绝缘线芯采用抗水树绝缘料，可减少电缆由于矿井环境原因导致电缆的绝缘产生水树枝现象，提升电缆的使用寿命。
(4)本发明的承载单元为带有绞合型碳纤维复合加强芯的扇形结构，设有三根且分别填充于相邻两个绝缘线芯之间，所述扇形结构包括呈等边布置的两个弧面，与相邻绝缘线芯接触面积大，增加了绝缘线芯与扇形两个弧面的摩擦力，提高电缆吊装稳定性，避免绝缘线芯因重力作用下滑；同时将绞合型碳纤维复合加强芯设置在填充本体中，进一步提高电缆的抗拉性能。
(5)本发明的内护层和承载单元的填充本体材料均为中密度聚乙烯，可进一步降低电缆的重量。
(6)本发明的铠装层采用粗钢丝铠装层，粗钢丝直径4.0mm，进一步提高了电缆的抗拉性能。
(7)本发明的外护套材料为高阻燃型聚氯乙烯，保证电缆耐磨性的同时提高电缆的阻燃性能，延长电缆使用寿命。
(8)本发明的吊具连接体与绞合型碳纤维复合加强芯采用耐张线夹连接，由于耐张线夹的作用，电缆受拉力时会夹装得更紧，在提高安装的方便性的同时大大提高了安全性，提升效率和效益。
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为本发明的超深井矿用垂吊敷设电缆第一段的结构示意图。
图2为本发明的超深井矿用垂吊敷设电缆第二段的结构示意图。
附图中标号为：
绝缘线芯1、铜型线紧压圆形导体11、导体屏蔽层12、抗水树绝缘层13、非金属绝缘屏蔽层14、金属屏蔽层15、非金属护层16；
填充层2、承载单元21、绞合型碳纤维复合加强芯211、填充本体212、聚丙烯填充22；
内护层3、铠装层4、外护套5。
具体实施方式
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
本发明提供了一种超深井矿用垂吊敷设电缆及其生产工艺，用于解决现有技术中电缆分段敷设潜在风险大以及整根敷设受电缆自重影响造成夹持位置外护套损坏的现象，为了解决上述问题，下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
(实施例1)
见图1至图2，本实施例的超深井矿用垂吊敷设电缆，包括相互连通的第一段和第二段，所述第一段敷设时垂直放置于竖井中；所述第一段和第二段包括连续的护层和位于护层内不同结构的缆芯，所述缆芯包括连续的绝缘线芯1和设置在绝缘线芯1外部的两段式填充层2；所述两段式填充层2包括设置于所述第一段的承载单元21和设置于所述第二段的聚丙烯填充22；所述护层包括由内至外依次设置于缆芯外部的内护层3、铠装层4和外护套5。
绝缘线芯1设有三根并且两两相切设置，绝缘线芯1由内至外依次为铜型线紧压圆形导体11、导体屏蔽层12、抗水树绝缘层13、非金属绝缘屏蔽层14、金属屏蔽层15和非金属护层16。
承载单元21设有三根且分别填充于相邻两个绝缘线芯1之间，承载单元21成扇形结构，所述扇形结构包括等边设置的两个弧面，所述弧面与相邻绝缘线芯外周面相匹配，与相邻绝缘线芯1接触面积大，增加了绝缘线芯与两个弧面的摩擦力，提高电缆吊装稳定性，避免缆芯因重力作用下滑。每个承载单元21包括位于其中心的绞合型碳纤维复合加强芯211以及包覆在绞合型碳纤维复合加强芯211外部的扇形中密度聚乙烯填充本体212，将绞合型碳纤维复合加强芯211设置在填充本体212中，进一步提高电缆的抗拉性能。
内护层3的材料为中密度聚乙烯，可进一步降低电缆的重量；铠装层4采用粗钢丝铠装层，粗钢丝的直径为4.0mm，进一步提高了电缆的抗拉性能；外护套5的材料为高阻燃型聚氯乙烯，保证电缆耐磨性的同时提高电缆的阻燃性能，延长电缆使用寿命。
本实施例的超深井矿用垂吊敷设电缆的生产工艺，包括：
步骤一：制造绝缘线芯1：采用圆线与型线单丝组合紧压绞合工艺，通过一根圆形中心单丝及多根梯形铜单丝分层紧压绞合，制成铜型线紧压圆形导体11，紧压系数可以达到0.96～0.98，外径更小，电缆重量更轻。在铜型线紧压圆形导体11外采用三层共挤一次成型方式挤包导体屏蔽层12、抗水树绝缘层13和非金属绝缘屏蔽层14，再搭盖绕包一层金属屏蔽层15，然后挤包一层非金属护层16。采用抗水树绝缘料14，可减少电缆由于矿井环境原因导致电缆的绝缘产生水树枝现象，提升电缆的使用寿命
步骤二：按照工程所需第一段长度制造承载单元21，采用碳纤维与树脂固化而成碳纤维复合芯，多根碳纤维复合芯绞合形成绞合型碳纤维复合加强芯211，根据垂吊敷设电缆第一段的重量设计绞合型碳纤维复合加强芯211的最大拉力，进而根据最大拉力设计绞合型碳纤维复合加强芯211的结构尺寸，在其外挤包扇形填充本体212。将整根电缆的第一段与第二段的缆芯连续绞合成缆，设置于第一段的绝缘线芯1外包覆承载单元21并将绝缘线芯1和承载单元21绞合成缆，设置于第二段的绝缘线芯1外填加聚丙烯填充22，将绝缘线芯1和聚丙烯填充22绞合成缆，并在第一段和第二段的分界处做好标记，制成缆芯，整个缆芯的绝缘线芯1是一个连通的整体。
步骤三：将成缆后的缆芯挤包一层阻燃型中密度聚乙烯内护层3，再紧密缠绕粗钢丝铠装层4，最后挤包一层高阻燃型聚氯乙烯外护套5；
步骤四：将电缆复绕至第一段与第二段分界处，即电缆从放线盘绕到收线盘的过程中，当绕至第一段与第二段分界处时，将绞合型碳纤维复合加强芯21拉出来做吊接。制作三根承载单元21的吊具连接体，吊具连接体与绞合型碳纤维复合加强芯21采用耐张线夹连接，由于耐张线夹的作用，电缆受拉力时会夹装得更紧，在提高安装的方便性的同时大大提高了安全性，提升效率和效益。
本实施例电缆分为第一段和第二段，满足不同段性能要求，整根电缆连续成缆，不需要做中间接头，避免潜在风险；此外，本发明电缆第一段设有承载单元21，大大提高电缆的抗拉性能，与外周铠装层形成双保险，同时减轻了电缆重量，避免损坏夹持位置外护套，提高了超深井矿用垂吊敷设电缆吊装和长期运行的安全裕度。
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)

1.一种超深井矿用垂吊敷设电缆，其特征在于包括：相互连接的第一段和第二段，所述第一段敷设时垂直放置于竖井中；所述第一段和第二段包括连续的护层和位于护层内不同结构的缆芯；所述缆芯包括连续的绝缘线芯(1)和设置在绝缘线芯(1)外部的两段式填充层(2)；所述两段式填充层(2)包括设置于所述第一段的承载单元(21)和设置于所述第二段的聚丙烯填充(22)；所述护层包括由内至外依次设置于缆芯外部的内护层(3)、铠装层(4)和外护套(5)。
2.根据权利要求1所述的一种超深井矿用垂吊敷设电缆，其特征在于：所述绝缘线芯(1)设有三根并且两两相切设置，绝缘线芯(1)由内至外依次为铜型线紧压圆形导体(11)、导体屏蔽层(12)、抗水树绝缘层(13)、非金属绝缘屏蔽层(14)、金属屏蔽层(15)和非金属护层(16)。
3.根据权利要求1所述的一种超深井矿用垂吊敷设电缆，其特征在于：所述承载单元(21)设有三根且分别填充于相邻两个绝缘线芯(1)之间，每个承载单元(21)包括位于其中心的绞合型碳纤维复合加强芯(211)以及包覆在绞合型碳纤维复合加强芯(211)外部的填充本体(212)。
4.根据权利要求3所述的一种超深井矿用垂吊敷设电缆，其特征在于：所述内护层(3)和填充本体(212)的材料均为中密度聚乙烯。
5.根据权利要求1所述的一种超深井矿用垂吊敷设电缆，其特征在于：所述铠装层(4)采用粗钢丝铠装层。
6.根据权利要求1所述的一种超深井矿用垂吊敷设电缆，其特征在于：所述外护套(5)的材料为高阻燃型聚氯乙烯。
7.一种如权利要求1至6任一项所述的一种超深井矿用垂吊敷设电缆的生产工艺，其特征在于包括：
步骤一：制造绝缘线芯(1)；
步骤二：制造缆芯，整根电缆的缆芯连续绞合成缆；按照工程所需第一段的长度制造承载单元(21)，所述承载单元(21)包覆在设置于所述第一段的绝缘线芯(1)外并与所述绝缘线芯(1)绞合成缆；按照工程所需第二段的长度制造聚丙烯填充(22)，所述聚丙烯填充(22)设置于所述第二段的绝缘线芯(1)外并与所述绝缘线芯(1)绞合成缆；在所述第一段与所述第二段的分界处做好标记；
步骤三：将成缆后的缆芯外挤包一层内护层(3)，经铠装后在铠装层(4)外挤包一层外护套(5)；
步骤四：将电缆复绕至第一段与第二段分界处，制作吊具连接体。
8.根据权利要求7所述的一种超深井矿用垂吊敷设电缆的生产工艺，其特征在于：所述步骤一中，制造绝缘线芯(1)包括制造铜型线紧压圆形导体(11)，在铜型线紧压圆形导体(11)外采用三层共挤一次成型方式挤包导体屏蔽层(12)、抗水树绝缘层(13)和非金属绝缘屏蔽层(14)，再搭盖绕包一层金属屏蔽层(15)，然后挤包一层非金属护层(16)。
9.根据权利要求7所述的一种超深井矿用垂吊敷设电缆的生产工艺，其特征在于：所述步骤二中，制造承载单元(21)，采用碳纤维与树脂固化而成碳纤维复合芯，多根碳纤维复合芯绞合形成绞合型碳纤维复合加强芯(211)，根据垂吊敷设电缆第一段的重量设计绞合型碳纤维复合加强芯(211)的最大拉力，进而根据最大拉力设计绞合型碳纤维复合加强芯(211)的结构尺寸，在其外挤包填充本体(212)。
10.根据权利要求7所述的一种超深井矿用垂吊敷设电缆的生产工艺，其特征在于：所述步骤四中，吊具连接体与绞合型碳纤维复合加强芯(211)采用耐张线夹连接。
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