CN113113179A - 一种适用于酷热地域直接敷设的硅橡胶电力电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于酷热地域直接敷设的硅橡胶电力电缆，由三根内芯、变形框架及硅橡胶挤包层组成，变形框架由储热管、三连杆及滚轮构成的变形框架，该变形框架包裹在内芯外；储热管一端为弧形突出部，另一端为弧形凹槽部，储热管内部活动套接活塞，储热管的两端均内衬疏水海绵层；储热管与毛细热管串联成线，毛细热管内衬吸水芯层，毛细热管中段外部套接有隔热套。本发明构造了一种新颖的电缆内部导热结构，采用毛细热管疏导热量、储热管缓冲转化热能以及二者串联传递热量的方式，将电缆的局部受热快速有效地均分到电缆的各个部位，降低了电缆局部发热过高及其造成的危险；同时，本发明的变形框架还提高了电缆的抗冲压力。

Description

一种适用于酷热地域直接敷设的硅橡胶电力电缆

技术领域

本发明涉及电力电缆的铺设环境研究技术领域，尤其涉及一种适用于酷热地域直接敷设的硅橡胶电力电缆。

背景技术

高温是电力电缆的天敌，尤其是对于长距离超高压电力电缆而言，缆芯的发热量往往大幅度提高铜导体的电阻，从而急剧降低输电效率，同时也为电缆运行的安全性带来隐患。尤其在南方夏季及沙漠区域的白天环境中，高温带来的隐患是成倍增长。

更为重要的是，缆芯局部或某一段自发热或外界环境带来的超高温，如不及时导出，将会急剧增大电阻，缆芯发电热更是剧增，这是一个连锁恶性循环反应，会给电力运送稳定性及安全性造成不可逆伤害。

现有手段往往是对电力电缆进行隔段降温，远远解决不了缆芯局部过热的要求。基于此，本发明试图提出一种在电缆内部增加导热结构，在局部电缆段发热温度过高的情况下，将热传导到附近的电缆段上，以通过疏导传热来解决局部电缆段过热熔断的问题，但现有的电缆均没有这种导热结构，从而增加外部控温系统的成本，并导致电缆受热损坏的风险加大，亟待改进。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种适用于酷热地域直接敷设的硅橡胶电力电缆。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种适用于酷热地域直接敷设的硅橡胶电力电缆，由三根并行的内芯、包接在内芯外的变形框架及包接在变形框架外的硅橡胶挤包层组成，内芯由绝缘皮和包接在绝缘皮内的多股绞合导线组成；

变形框架包括环形分布的储热管，相邻的储热管之间通过三连杆相互连接，三连杆由两端的直杆和中段的弧形杆铆接而成，且三连杆中部的铆接点通过销轴连接有滚轮，滚轮与内芯的绝缘皮表面相接触；

储热管的一端为弧形突出部，储热管的另一端为弧形凹槽部，且储热管的弧形突出部的口径小于弧形凹槽部，储热管的内部活动套接活塞，储热管的两端均内衬有疏水海绵层，三连杆的端点焊接在储热管的外壁上，且一个储热管上设有多组三连杆；

变形框架等距分布在内芯的外侧，且相邻的变形框架之间设有毛细热管，毛细热管的外壳尺寸与储热管相同，毛细热管内衬有吸水芯层，毛细热管的中段外部套接有隔热套与储热管通过弧形突出部和弧形凹槽部相互卡接并且串联成线。

优选地，毛细热管内添加有蒸馏水。

优选地，储热管内添加有冷却剂。

优选地，储热管内的冷却剂具体是氨、氟里昂类、水和少数碳氢化合物的混合液体。

优选地，线性相邻的储热管之间设有1～3个毛细热管。

优选地，储热管和毛细热管的材质为纯铝管材或纯铜管材。

优选地，毛细热管具体是微型热管，其外径范围为1～3mm。

根据以上需求，本发明还特制了一种储热管，其制备方法包括以下步骤：

1）将100重量份纤维素溶于3-5%的稀盐酸溶液；添加4-6重量份的卤代硅氧烷及0.5-2重量份的钛酸酯偶联剂，常温搅拌反应3-6小时，得到纤维素溶液A；

2）纤维素溶液A中加入表面活性剂、发泡剂、交联剂，初步升温至50-60℃，反应2-4h，形成较粘稠的纤维素胶体B；

3）将纤维素胶体B倒在储热管两端的帽体中，升温至100-130℃，并抽真空处理，反应5-6，降温至30-40℃，保温3-6h，得到粘有疏水海绵层的帽体，将两端的帽体通过管材拼接起来，即得到成品的储热管。

优选地，所述表面活性剂具体是十二烷基硫酸钠（K12）或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES），所述发泡剂具体是氟代烃类物理发泡剂，所述交联剂具体是环氧化合物、多元羧酸及甲醛中的任一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.与现有发热电缆单纯采用复杂的控温系统的方式完全不同，本发明构造了一种新颖的电缆内部导热结构，采用毛细热管疏导热量、储热管缓冲转化热能以及二者串联传递热量的方式，将电缆的局部受热快速有效地均分到电缆的各个部位，大大降低了电缆局部发热过高或受外界高温影响而导致的起火、失效或电击穿等风险，也减小外部控温系统的成本。

2.本发明采用储热管、三连杆及滚轮构成一种可变形的变形框架，该变形框架包裹在内芯外，使三个内芯不经绞合也可连接在一起；当电缆受外力挤压时，外力优先对变形框架施力并将直接压力转化成三连杆的扭矩力，降低变形量的数量级，造成变形框架沿着滚轮在内芯表面滑移，大大提高了本发明的抗冲压力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的毛细热管的内部结构图；

图3为本发明的储热管及三连杆的连接示意图；

图4为本发明的毛细热管与储热管的串联连接示意图；

图中：1内芯、101绝缘皮、102多股绞合导线、2变形框架、201储热管、202三连杆、203销轴、204滚轮、3硅橡胶挤包层、4活塞、5疏水海绵层、6毛细热管、601吸水芯层、602隔热套。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-4，一种适用于酷热地域直接敷设的硅橡胶电力电缆，由三根并行的内芯1、包接在内芯1外的变形框架2及包接在变形框架2外的硅橡胶挤包层3组成，内芯1由绝缘皮101和包接在绝缘皮101内的多股绞合导线102组成；变形框架2包括环形分布的储热管201，相邻的储热管201之间通过三连杆202相互连接，三连杆202由两端的直杆和中段的弧形杆铆接而成，且三连杆202中部的铆接点通过销轴203连接有滚轮204，滚轮204与内芯1的绝缘皮101表面相接触；储热管201的一端为弧形突出部，储热管201的另一端为弧形凹槽部，且储热管201的弧形突出部的口径小于弧形凹槽部，储热管201的内部活动套接活塞4，储热管201的两端均内衬有疏水海绵层5，三连杆202的端点焊接在储热管201的外壁上，且一个储热管201上设有多组三连杆202；变形框架2等距分布在内芯1的外侧，且相邻的变形框架2之间设有毛细热管6，毛细热管6的外壳尺寸与储热管201相同，毛细热管6内衬有吸水芯层601，毛细热管6的中段外部套接有隔热套602；毛细热管6与储热管201通过弧形突出部和弧形凹槽部相互卡接并且串联成线。

参照图2，毛细热管6内添加有蒸馏水，毛细热管6的一端受热，使水吸热蒸发，蒸汽经过毛细热管6中段的保温，到达另一端冷凝成水并放出大量的热，被带到毛细热管6外，而冷凝水则经吸水芯层601被毛细力带返回到受热端，实现水-蒸气的自循环，而水及水蒸气的热载体尤其适用于100℃以上的环境。

参照图3，储热管201内添加有冷却剂，储热管201内的冷却剂具体是氨、氟里昂类、水和少数碳氢化合物的混合液体，储热管201内的一端受热，冷却剂吸热快速挥发，推动活塞4向另一端挤压，压力造成冷却剂挥发分快速凝结成液体，并放出大量的热，从而实现了储热管201的传热功能。与毛细热管6不同的是，储热管201还具有储热功能，其是将一端的热量转化成活塞4的机械能，并转化为另一端的热量，实现储热-传热功能，能够快速有效地将高温热吸收、并转移到另一段的毛细热管6中，大大提高毛细热管6的导热功效。

参照图4，线性相邻的储热管201之间设有1～3个毛细热管6，如图4所示，储热管201之间设了两个毛细热管6，无论是电缆内部的发热，还是来源于外界环境中的高温热，都可以通过毛细热管-储热管的串联导热结构，快速将局部缆芯的受热量传递到附近的电缆段，通过疏导传热来解决局部电缆段过热熔断的问题。

与现有发热电缆单纯采用复杂的控温系统的方式完全不同，本发明构造了一种新颖的电缆内部导热结构，采用毛细热管6疏导热量、储热管201缓冲转化热能以及二者串联传递热量的方式，将电缆的局部受热快速有效地均分到电缆的各个部位，大大降低了电缆局部发热过高或受外界高温影响而导致的起火、失效或电击穿等风险，也减小外部控温系统的成本。

参照图1，储热管201和毛细热管6的材质为纯铝管材或纯铜管材，便于导热，并方便在电缆的终端对导热结构采用接地处理，进一步提高电缆的屏蔽抗干扰性能。

参照图1，毛细热管6具体是微型热管，其外径范围为1～3mm，鉴于常用硅橡胶电缆的尺寸限制，本发明采用热管结构，增大了电缆的尺寸，使其适用范围减小，但却解决了高压电缆的发热问题，降低电缆的传输故障率及损坏风险。故而本发明最佳的使用环境为：适用于较大尺寸的、同时电阻较大、发热量较大的电力电缆或特种电缆。

参照图3，疏水海绵层5具体是由硅氧烷烃改性纤维素制成的微孔泡沫结构，用于吸附冷却剂，提高冷却剂的受热面积，促进热能与活塞机械能的相互转化。

参照图1，滚轮204的材质为氟塑料，滚轮204用于支撑内芯1，而储热管201、三连杆202及滚轮204构成一种可变形的变形框架2，该变形框架2包裹在内芯1外，使三个内芯1不经绞合也可连接在一起；当电缆受外力挤压时，外力优先对变形框架2施力并将直接压力转化成三连杆202的扭矩力，降低变形量的数量级，造成变形框架2沿着滚轮204在内芯1表面滑移，大大提高了本发明的抗冲压力。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于酷热地域直接敷设的硅橡胶电力电缆，由三根并行的内芯（1）、包接在内芯（1）外的变形框架（2）及包接在变形框架（2）外的硅橡胶挤包层（3）组成，其特征在于，所述内芯（1）由绝缘皮（101）和包接在绝缘皮（101）内的多股绞合导线（102）组成；

所述变形框架（2）包括环形分布的储热管（201），相邻的所述储热管（201）之间通过三连杆（202）相互连接，所述三连杆（202）由两端的直杆和中段的弧形杆铆接而成，且所述三连杆（202）中部的铆接点通过销轴（203）连接有滚轮（204），所述滚轮（204）与内芯（1）的绝缘皮（101）表面相接触；

所述储热管（201）的一端为弧形突出部，所述储热管（201）的另一端为弧形凹槽部，且储热管（201）的弧形突出部的口径小于弧形凹槽部，所述储热管（201）的内部活动套接活塞（4），所述储热管（201）的两端均内衬有疏水海绵层（5），所述三连杆（202）的端点焊接在储热管（201）的外壁上，且一个所述储热管（201）上设有多组三连杆（202）；

所述变形框架（2）等距分布在内芯（1）的外侧，且相邻的所述变形框架（2）之间设有毛细热管（6），所述毛细热管（6）的外壳尺寸与储热管（201）相同，所述毛细热管（6）内衬有吸水芯层（601），所述毛细热管（6）的中段外部套接有隔热套（602；

所述毛细热管（6）与所述储热管（201）通过弧形突出部和弧形凹槽部相互卡接并且串联成线。

2.根据权利要求1所述的一种适用于酷热地域直接敷设的硅橡胶电力电缆，其特征在于，所述毛细热管（6）内添加有蒸馏水。

3.根据权利要求1或2所述的一种适用于酷热地域直接敷设的硅橡胶电力电缆，其特征在于，所述储热管（201）内添加有冷却剂。

4.根据权利要求3所述的一种适用于酷热地域直接敷设的硅橡胶电力电缆，其特征在于，所述储热管（201）内的冷却剂具体是氨、氟里昂类、水和少数碳氢化合物的混合液体。

5.根据权利要求1所述的一种适用于酷热地域直接敷设的硅橡胶电力电缆，其特征在于，线性相邻的所述储热管（201）之间设有1～3个毛细热管（6）。

6.根据权利要求1所述的一种适用于酷热地域直接敷设的硅橡胶电力电缆，其特征在于，所述储热管（201）和毛细热管（6）的材质为纯铝管材或纯铜管材。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种适用于酷热地域直接敷设的硅橡胶电力电缆，其特征在于，所述毛细热管（6）具体是微型热管，其外径范围为1～3mm。

8.根据权利要求1所述的一种适用于酷热地域直接敷设的硅橡胶电力电缆，其特征在于，所述滚轮（204）的材质为氟塑料。

9.根据权利要求1所述的一种适用于酷热地域直接敷设的硅橡胶电力电缆，其特征在于，所述储热管（201）的制备方法包括以下步骤：

1）将100重量份纤维素溶于3-5%的稀盐酸溶液；添加4-6重量份的卤代硅氧烷及0.5-2重量份的钛酸酯偶联剂，常温搅拌反应3-6小时，得到纤维素溶液A；

2）纤维素溶液A中加入表面活性剂、发泡剂、交联剂，初步升温至50-60℃，反应2-4h，形成较粘稠的纤维素胶体B；

3）将纤维素胶体B倒在储热管两端的帽体中，升温至100-130℃，并抽真空处理，反应5-6，降温至30-40℃，保温3-6h，得到粘有疏水海绵层的帽体，将两端的帽体通过管材拼接起来，即得到成品的储热管。

10.根据权利要求9所述的一种适用于酷热地域直接敷设的硅橡胶电力电缆，其特征在于，所述表面活性剂具体是十二烷基硫酸钠（K12）或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES），所述发泡剂具体是氟代烃类物理发泡剂，所述交联剂具体是环氧化合物、多元羧酸及甲醛中的任一种。

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