CN114822922B - 一种异形导体电缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种异形导体电缆及其制备方法，包括中心导体以及围绕所述中心导体设置的多个第一扇环导体、围绕所述第一扇环导体设置的多个第二扇环导体以及围绕所述第二扇环导体设置的多个第三扇环导体，所述第一扇环导体、所述第二扇环导体和所述第三扇环导体的横截面均呈扇环形，其中：所述第一扇环导体的圆心角范围为40°‑120°，且短弧与长弧的长度比为1：2.4‑1：3；所述第二扇环导体的圆心角范围为30°‑60°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.4‑1：2；所述第三扇环导体的圆心角范围为20°‑36°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.2‑1：1.6；本发明特点是降低材料使用量，改善了电缆的电气性能。

Description

一种异形导体电缆及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆制造技术领域，具体涉及一种异形导体电缆及其制备方法。
背景技术
近些年，随着电力电缆制造生产工艺的不断成熟和发展，业内多采用异型线芯的方法来提高导体的紧压系数。因为在相同电气性能，提高导体的紧压系数，可以有效减小电缆外径的尺寸，节约各类材料的用量，而且不需要对现有的生产设备和工艺进行大的改动，只是加工异型线芯对模具的要求较高。异型导体线芯的生产工艺，将以往电缆内芯的圆线单丝，通过模具拉制成异型线，而后在绞制时通过独特的工艺预扭及整形模具绞合成导体线芯，从而提高线芯的紧压系数，不仅可以使得成品电缆获得更好的电气性能，而且更加美观，同时也使得电缆外径平均可以减小5％以上。
电缆的紧压系数提高导致单位空间内发热量增大，以及保护层束缚住所有绝缘导线，故绝缘导线的发热无法有效散发，使电缆温度居高不下，电缆温度过高会使载流量降低。CN111933347A公开了种改进结构的散热电缆，具有保护管、输电部件；其特征在于保护管内部具有分割部件，分割部件的一端连接在保护管的内壁，分割部件的另一端连在一起且位于保护管中央，分割部件的连接处具有弯曲的隔离部件，隔离部件将相邻的分割部件、保护管围成的空腔分隔成相连通的容置腔和散热腔；输电部件位于容置腔内。其还存在结构复杂、不易成型、外径过大、成本过低等技术问题。为此，行业内希望解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种异形导体电缆及其制备方法，其特点是降低材料使用量，改善了电缆的电气性能。
其技术方案如下：
一种异形导体电缆，包括中心导体以及围绕所述中心导体设置的多个第一扇环导体、围绕所述第一扇环导体设置的多个第二扇环导体以及围绕所述第二扇环导体设置的多个第三扇环导体，所述第一扇环导体、所述第二扇环导体和所述第三扇环导体的横截面均呈扇环形，与其他形状结构相比，扇环形结构能够使导体间的贴合面更加紧凑，使导体的紧压系数更高，且导体的分布更加均匀，便于多层导体结构的设置；扇环导体外观光滑无毛刺，单线间缝隙小，应用在低压电缆上绝缘潜在的缺陷少；应用在中高压电缆上局部放电量小，电缆运行故障率小，电缆使用寿命可提高10％以上。其中：所述第一扇环导体的圆心角范围为40°-120°，且短弧与长弧的长度比为1：2.4-1：3，所述第一扇环导体最为接近中心导体，其圆心角范围最大，短弧与长弧的长度比最大，第一扇环导体的数量最小，便于第一扇环导体的绞合及减小由于第一扇环导体数量导致的间隙；所述第二扇环导体的圆心角范围为30°-60°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.4-1：2；所述第三扇环导体的圆心角范围为20°-36°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.2-1：1.6；所述第一扇环导体的外周与所述第二扇环导体的内侧紧密贴合，所述第二扇环导体的外周与所述第三扇环导体的内侧紧密贴合，第二扇环导体与第三扇环导体的圆心角范围及短弧与长弧的长度比范围依次减小，导体数量依次增多，能够使中心导体、第一扇环导体、第二扇环导体与第三扇环导体依次紧密贴合，电缆内部的间隙较少，导体在电缆内部分布规律，电缆结构更为紧凑，节约敷设空间，且提升了散热效率，继而提高了电缆的载流量，实验证明载流量提高了5～10％。
进一步地，所述第一扇环导体的圆心角范围为60°，且短弧与长弧的长度比为1：2.6；所述第二扇环导体的圆心角范围为36°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.6；所述第三扇环导体的圆心角范围为24°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.4。
进一步地，所述第三扇环导体层外设有一层高分子绝缘层。
进一步地，所述绝缘层外设有一层吸热层，所述吸热层外设有一阻燃层。
进一步地，所述阻燃层外设有一层耐磨层。
进一步地，所述耐磨层上设有防滑条纹。
一种异形导体电缆制作方法，包括以下步骤：
S1、原料导体线形出料，并对原料导体喷淋冷却润滑液；
S2、原料导体通过第一组拉丝模上的过线孔，该过线孔尺寸为X,原料导体的截面尺寸收缩为X。
S4、原料导体通过第二组拉丝模上的过线孔，该过线孔尺寸为Y，Y小于X，原料导体的截面尺寸收缩为Y；
S5、将截面尺寸为Y的原料导体分为三批，并分别通过扇环定型孔尺寸为A、B和C的三种扇环定型模中，其中A扇环定型孔的尺寸是圆心角范围为40°-120°，且短弧与长弧的长度比为1：2.4-1：3；B扇环定型孔的尺是圆心角范围为30°-60°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.4-1：2；C扇环定型孔的尺寸是圆心角范围为20°-36°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.2-1：1.6，并分别得到第一扇环导体、第二扇环导体和第三扇环导体。
S6、将所述第一扇环导体、所述第二扇环导体和所述第三扇环导体预热，然后升温加热，冷却退火；
S7、所述第一扇环导体、所述第二扇环导体和所述第三扇环导体冷却降温；
S8、对中心导体外表面进行预处理，对第一扇环导体、所述第二扇环导体和所述第三扇环导体表面进行预处理；
S9、按次序将所述第一扇环导体、所述第二扇环导体和所述第三扇环导体依次绞合在中心导体的外表面上。
进一步地，所述第一扇环导体、所述第二扇环导体和所述第三扇环导体采用面接触的方式绞合。
进一步地，在步骤S1中，用张力调节装置调节原料导体的张力后再喷淋冷却润滑液。
本发明提供的有益效果是：电缆由中心导体、第一扇环导体、第二扇环导体和第三扇环导体绞合而成，其中，第一扇环导体的圆心角范围为40°-120°，且短弧与长弧的长度比为1：2.4-1：3，第一扇环导体最为接近中心导体，其圆心角范围最大，短弧与长弧的长度比最大，第一扇环导体的数量最小，便于导体的绞合及减小由于第一扇环导体数量导致的间隙；第二扇环导体的圆心角范围为30°-60°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.4-1：2；第三扇环导体的圆心角范围为20°-36°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.2-1：1.6；第二扇环导体与第三扇环导体的圆心角范围及短弧与长弧的长度比范围依次减小，导体数量依次增多，能够使中心导体、第一扇环导体、第二扇环导体与第三扇环导体依次紧密贴合，电缆内部的间隙较少，导体在电缆内部分布规律，电缆结构更为紧凑，节约敷设空间，且提升了散热效率，继而提高了电缆的载流量，实验证明载流量提高了5～10％，导体间通过独特的工艺预扭及整形模具绞合成导体线芯，从而可以有效降低电缆内部的间隙，提高绞合后的扇环导体之间的紧密程度，提高线芯的紧压系数，使得电缆外径可以减小一定量，在保持相同电气性能下，与传统结构相比降低了对材料(铜芯和外护套)的消耗量。同时，扇环导体的制作过程中把单线的原料导体拉制成型后再绞制成型，免去了模具冷拔这一步骤，降低了绞制时的发热量，则降低了导体因晶格变形产生的电阻增大量，改善了电缆的电气性能。本发明降低材料使用量，改善了电缆的电气性能。
附图说明
此处的附图，示出了本发明所述技术方案的具体实例，并与具体实施方式构成说明书的一部分，用于解释本发明的技术方案、原理及效果。
除非特别说明或另有定义，不同附图中，相同的附图标记代表相同或相似的技术特征，对于相同或相似的技术特征，也可能会采用不同的附图标记进行表示。
图1是本发明电缆横截面示意图；
图2是本发明第一扇环导体示意图；
图3是本发明第二扇环导体示意图；
图4是本发明第三扇环导体示意图。
附图标记说明：
100、中心导体；101、第一扇环导体；102、第二扇环导体；103、第三扇环导体；104、绝缘层；105、吸热层；106、阻燃层；107、耐磨层；108、耐磨条纹。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照说明书附图对本发明的具体实施例进行更详细的描述。
除非特别说明或另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在结合本发明技术方案的现实场景的情况下，本文所使用的所有技术和科学术语也可以具有与实现本发明的技术方案的目的相对应的含义。
除非特别说明或另有定义，本文所使用的“第一、第二…”仅仅是用于对名称的区分，不代表具体的数量或顺序。除非特别说明或另有定义，本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
除非特别说明或另有定义，本文所使用的术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
需要说明的是，当元件被认为“固定于”另一个元件，它可以是直接固定在另一个元件上，也可以是存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件，也可以是同时存在居中元件；当一个元件被认为是“安装在”另一个元件，它可以是直接安装在另一个元件，也可以是同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设在”另一个元件，它可以是直接设在另一个元件，也可以是同时存在居中元件。
除非特别说明或另有定义，本文所使用的“所述”、“该”为相应位置之前所提及或描述的技术特征或技术内容，该技术特征或技术内容与其所提及的技术特征或技术内容可以是相同的，也可以是相似的。
毫无疑义，与本发明的目的相违背，或者明显矛盾的技术内容或技术特征，应被排除在外。
如图1至图4所示，一种异形导体电缆，包括中心导体100以及围绕所述中心导体100设置的多个第一扇环导体101、围绕所述第一扇环导体101设置的多个第二扇环导体102以及围绕所述第二扇环导体102设置的多个第三扇环导体103，所述第一扇环导体101、所述第二扇环导体102和所述第三扇环导体103的横截面均呈扇环形，与其他形状结构相比，扇环形结构能够使导体间的贴合面更加紧凑，使导体的紧压系数更高，且导体的分布更加均匀，便于多层导体结构的设置；扇环导体外观光滑无毛刺，单线间缝隙小，应用在低压电缆上绝缘潜在的缺陷少；应用在中高压电缆上局部放电量小，电缆运行故障率小，电缆使用寿命提高。其中：所述第一扇环导体101的圆心角范围为40°-120°，且短弧与长弧的长度比为1：2.4-1：3，所述第一扇环导体101最为接近中心导体100，其圆心角范围最大，短弧与长弧的长度比最大，第一扇环导体101的数量最小，便于第一扇环导体101的绞合及减小由于第一扇环导体101数量导致的间隙；所述第二扇环导体102的圆心角范围为30°-60°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.4-1：2；所述第三扇环导体103的圆心角范围为20°-36°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.2-1：1.6；所述第一扇环导体101的外周与所述第二扇环导体102的内侧紧密贴合，所述第二扇环导体102的外周与所述第三扇环导体103的内侧紧密贴合。第二扇环导体与第三扇环导体的圆心角范围及短弧与长弧的长度比范围依次减小，导体数量依次增多，能够使中心导体、第一扇环导体、第二扇环导体与第三扇环导体依次紧密贴合，电缆内部的间隙较少，导体在电缆内部分布规律，电缆结构更为紧凑，节约敷设空间，且提升了散热效率，继而提高了电缆的载流量。
电缆由中心导体100、第一扇环导体101、第二扇环导体102和第三扇环导体103绞合而成，其中，第一扇环导体101、第二扇环导体102和第三扇环导体103各有不同的尺寸要求，在各自尺寸范围内选用合适的尺寸制成三种扇环导体，在中心位置设置中心导体100作为绞合的基线，各相邻的扇环导体之间、扇环导体与中心导体100之间为面接触，通过独特的工艺预扭及整形模具绞合成导体线芯，从而可以有效降低电缆内部的间隙，提高绞合后的扇环导体之间的紧密程度，提高线芯的紧压系数，使得电缆外径可以减小一定量，在保持相同电气性能下，与传统结构相比降低了对材料(铜芯和外护套)的消耗量。同时，扇环导体的制作过程中把单线的原料导体拉制成型后再绞制成型，免去了模具冷拔这一步骤，降低了绞制时的发热量，则降低了导体因晶格变形产生的电阻增大量，改善了电缆的电气性能。本发明降低材料使用量，改善了电缆的电气性能。
所述第一扇环导体101的圆心角范围为60°，且短弧与长弧的长度比为1：2.6；所述第二扇环导体102的圆心角范围为36°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.6；所述第三扇环导体103的圆心角范围为24°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.4。
第一扇环导体101圆心角为60°，6根第一扇环导体101围绕中心导体100，中心导体100的截面周长除以6即为第一扇环导体101的短弧长度，按1：2.6取长弧的长度，第二扇环导体102圆心角为36度，以第一扇环导体101围成的圆的周长除以10即为第二扇环导体102的短弧长度，按1：1.6取长弧长度，第三扇环导体103圆心角为24度，以第二扇环导体102围成的圆的周长除以15即为第二扇环导体102的短弧长度，按1：1.4取长弧长度，按以上方式构成电缆的横截面示意图，相同规格的扇环电缆电阻实测值小，相邻的扇环导体之间紧密贴合，电缆结构更为紧凑，节约敷设空间，相同空间环境中敷设电缆时可以加大电缆间距，提升了散热效率，继而提高了电缆的载流量，实验证明载流量提高了5～10％，电缆使用寿命可提高10％以上。
所述第三扇环导体103层外设有一层高分子绝缘层104，所述绝缘层104外设有一层吸热层105，所述吸热层105外设有一阻燃层106，所述阻燃层106外设有一层耐磨层107，所述耐磨层107上设有防滑条纹。
电缆通电时，高分子绝缘层104对电缆起到绝缘防护的作用，吸热层105的材料是具有较大比热容的物质，例如陶瓷、氧化硅。阻燃层106的材料是能阻断燃烧的物质，例如三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝等物质。耐磨层10780采用耐磨橡胶材质，使该电缆的耐磨性更强，使用寿命延长，耐磨层107外设置的防滑条纹有助于敷设电缆时，操作员抓握电缆，防止从手中滑落。
一种异形导体电缆制作方法，包括以下步骤：
S1、原料导体线形出料，并对原料导体喷淋冷却润滑液；
S2、原料导体通过第一组拉丝模上的过线孔，该过线孔尺寸为X,原料导体的截面尺寸收缩为X。
S4、原料导体通过第二组拉丝模上的过线孔，该过线孔尺寸为Y，Y小于X，原料导体的截面尺寸收缩为Y；
S5、将截面尺寸为Y的原料导体分为三批，并分别通过扇环定型孔尺寸为A、B和C的三种扇环定型模中，其中A扇环定型孔的尺寸是圆心角范围为40°-120°，且短弧与长弧的长度比为1：2.4-1：3；B扇环定型孔的尺是圆心角范围为30°-60°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.4-1：2；C扇环定型孔的尺寸是圆心角范围为20°-36°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.2-1：1.6，并分别得到第一扇环导体101、第二扇环导体102和第三扇环导体103。
S6、将所述第一扇环导体101、所述第二扇环导体102和所述第三扇环导体103预热，然后升温加热，冷却退火；
S7、所述第一扇环导体101、所述第二扇环导体102和所述第三扇环导体103冷却降温；
S8、对中心导体100外表面进行预处理，对第一扇环导体101、所述第二扇环导体102和所述第三扇环导体103表面进行预处理；
S9、按次序将所述第一扇环导体101、所述第二扇环导体102和所述第三扇环导体103依次绞合在中心导体100的外表面上。
所述第一扇环导体101、所述第二扇环导体102和所述第三扇环导体103采用面接触的方式绞合。
在步骤S1中，用张力调节装置调节原料导体的张力后再喷淋冷却润滑液。
以上实施例的目的，是对本发明的技术方案进行示例性的再现与推导，并以此完整的描述本发明的技术方案、目的及效果，其目的是使公众对本发明的公开内容的理解更加透彻、全面，并不以此限定本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种异形导体电缆，其特征在于，包括中心导体以及围绕所述中心导体设置的多个第一扇环导体、围绕所述第一扇环导体设置的多个第二扇环导体以及围绕所述第二扇环导体设置的多个第三扇环导体，所述第一扇环导体、所述第二扇环导体和所述第三扇环导体的横截面均呈扇环形，其中：
所述第一扇环导体的圆心角范围为60°-120°，且短弧与长弧的长度比为1：2.4-1：3；
所述第二扇环导体的圆心角范围为30°-36°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.4-1：2；
所述第三扇环导体的圆心角范围为20°-24°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.2-1：1.6；
所述第一扇环导体的外周与所述第二扇环导体的内侧紧密贴合，所述第二扇环导体的外周与所述第三扇环导体的内侧紧密贴合，其中，该导体电缆通过异形导体电缆制作方法制得，该异形导体电缆制作方法包含以下步骤：
S1、原料导体线形出料，并对原料导体喷淋冷却润滑液；
S2、原料导体通过第一组拉丝模上的过线孔，该过线孔尺寸为X,原料导体的截面尺寸收缩为X，
S4、原料导体通过第二组拉丝模上的过线孔，该过线孔尺寸为Y，Y小于X，原料导体的截面尺寸收缩为Y；
S5、将截面尺寸为Y的原料导体分为三批，并分别通过扇环定型孔尺寸为A、B和C的三种扇环定型模中，其中A扇环定型孔的尺寸是圆心角范围为60°
-120°，且短弧与长弧的长度比为1：2.4-1：3；B扇环定型孔的尺是圆心角范围为30°-36°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.4-1：2；C扇环定型孔的尺寸是圆心角范围为20°-24°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.2-1：1.6，并分别得到第一扇环导体、第二扇环导体和第三扇环导体，
S6、将所述第一扇环导体、所述第二扇环导体和所述第三扇环导体预热，然后升温加热，冷却退火；
S7、所述第一扇环导体、所述第二扇环导体和所述第三扇环导体冷却降温；
S8、对中心导体外表面进行预处理，对第一扇环导体、所述第二扇环导体和所述第三扇环导体表面进行预处理；
S9、按次序将所述第一扇环导体、所述第二扇环导体和所述第三扇环导体依次绞合在中心导体的外表面上。
2.根据权利要求1所述的一种异形导体电缆，其特征在于，所述第一扇环导体的圆心角范围为60°，且短弧与长弧的长度比为1：2.6；
所述第二扇环导体的圆心角范围为36°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.6；
所述第三扇环导体的圆心角范围为24°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.4。
3.根据权利要求1所述的一种异形导体电缆，其特征在于，所述第三扇环导体层外设有一层高分子绝缘层。
4.根据权利要求3所述的一种异形导体电缆，其特征在于，所述绝缘层外设有一层吸热层，所述吸热层外设有一阻燃层。
5.根据权利要求4所述的一种异形导体电缆，其特征在于，所述阻燃层外设有一层耐磨层。
6.根据权利要求5所述的一种异形导体电缆，其特征在于，所述耐磨层上设有防滑条纹。
7.一种异形导体电缆制作方法，其用于制作入权利要求1所述的异形导体电缆，其特征在于，包括以下步骤：
S1、原料导体线形出料，并对原料导体喷淋冷却润滑液；
S2、原料导体通过第一组拉丝模上的过线孔，该过线孔尺寸为X,原料导体的截面尺寸收缩为X；
S4、原料导体通过第二组拉丝模上的过线孔，该过线孔尺寸为Y，Y小于X，原料导体的截面尺寸收缩为Y；
S5、将截面尺寸为Y的原料导体分为三批，并分别通过扇环定型孔尺寸为A、B和C的三种扇环定型模中，其中A扇环定型孔的尺寸是圆心角范围为40°
-120°，且短弧与长弧的长度比为1：2.4-1：3；B扇环定型孔的尺是圆心角范围为30°-60°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.4-1：2；C扇环定型孔的尺寸是圆心角范围为20°-36°，且短弧与长弧的长度比范围为1：1.2-1：1.6，并分别得到第一扇环导体、第二扇环导体和第三扇环导体；
S6、将所述第一扇环导体、所述第二扇环导体和所述第三扇环导体预热，然后升温加热，冷却退火；
S7、所述第一扇环导体、所述第二扇环导体和所述第三扇环导体冷却降温；
S8、对中心导体外表面进行预处理，对第一扇环导体、所述第二扇环导体和所述第三扇环导体表面进行预处理；
S9、按次序将所述第一扇环导体、所述第二扇环导体和所述第三扇环导体依次绞合在中心导体的外表面上。
8.根据权利要求7所述的一种异形导体电缆制作方法，其特征在于，所述第一扇环导体、所述第二扇环导体和所述第三扇环导体采用面接触的方式绞合。
9.根据权利要求7所述的一种异形导体电缆制作方法，其特征在于，在步骤S1中，用张力调节装置调节原料导体的张力后再喷淋冷却润滑液。
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