CN116230326A - 一种双喷灯a类阻燃电缆的制造方法及电缆 - Google Patents

Abstract

一种双喷灯A类阻燃电缆的制造方法及电缆，在大截面分割导体上以立式三层共挤、干法交联、连续硫化的生产方式挤包内绝缘层、中绝缘层和外绝缘层。导体和三层绝缘层组成绝缘线芯。在绝缘线芯外围绕包缓冲阻水层。在缓冲阻水层外围纵包一层螺旋状皱纹铝护套。铝护套外围涂覆一层防腐蚀阻燃沥青。然后采用结壳型有卤阻燃PE和阻燃半导电护套双层共挤。本方法制成的电缆具有优异的阻燃性能，同时还减少了道路地下空间的占用。

Description

一种双喷灯A类阻燃电缆的制造方法及电缆

技术领域

本技术方案具体是一种双喷灯A类阻燃电缆及生产制造方法，属超高压220kV大截面电力电缆技术领域，满足A类阻燃要求，提高了220kV电缆输送容量的同时，减少了有限的道路地下空间的占用，可成功推广应用到各大城市电力系统及各大工程项目。

背景技术

220kV电力电缆的敷设主要采取的方式是电力隧道、电缆沟等。由于电力隧道线路输送能力强，占地面积小，空间利用率较高，是城市电网发展中电力电缆的主要输送通道。

A类阻燃性能是高压电缆的一种特殊性能，尤其在电缆进行隧道敷设时，高压电缆的阻燃性能尤为重要。

可是，因为隧道空间大，电缆线路布置集中，潜在火源较多，隧道内一旦发生火情，影响范围广，容易照成大面积停电。尤其是敷设多回路的220kV、110kV的电力电缆隧道，发生火灾时甚至可能危及整个电网的安全稳定运行。由于电缆绝缘、护套材料均为塑料制造，隧道内电缆发生火灾时，烟雾大、温度高，容易沿隧道蔓延，给灭火造成困难。从统计情况来看，电缆自身原因引起的火灾较少，大部分由于外部原因导致的火灾。所以220kV等级的电力电缆尤其要关注其阻燃性能。

阻燃电缆具有难燃性(在特定试验条件下的火焰作用使电缆被烧着后撤去火源能迅速自熄的特性)按阻燃性能一般分为A、B、C三类，必须通过相应类型的成束电缆燃烧试验。A类燃烧试验电缆可燃物(非金属物质)的体积不小于7L，供火时间为40min；B类燃烧试验电缆可燃物(非金属物质)的体积不小于3.5L，供火时间为40min；C类燃烧试验电缆可燃物(非金属物质)的体积不小于1.5L，供火时间为20min。

GB/T 18890-2015《额定电压220kV交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件》中规定220kV电力电缆最大截面2500mm²，电缆外径达到158mm(超过140mm)，按照GB/T 18380.33-2008成束A类试验方法规定，必须选用双喷灯试验条件引燃源应采用两个带型丙烷燃气喷灯、供火时间应为40min，可以说条件相当苛刻。

发明内容

由于阻燃PE护套高压电缆的基料PE树脂具有易燃性，导致高压电缆的阻燃性能只能通过PE护套中添加各种不同的阻燃材料来实现。为确保阻燃PE护套高压电缆的A类阻燃性能合格，主要从护套材料的阻燃体系、阻燃沥青涂覆量、电缆规格、半导电层阻燃性能等几个方面进行考虑，来解决现有技术中存在的问题。

本发明创造提出一种双喷灯A类阻燃电力电缆的制造方法，并采用该方法制成双喷灯A类阻燃电力电缆。具体如下：

一种双喷灯A类阻燃电力电缆的制造方法，步骤包括：

S1，制造导体：

第一步：把铜杆拉制成铜单丝；

第二步：将铜单丝分层绞合，使用异形压轮下分别压制成扇形股块；铜单丝按层正规排列，并逐层紧压，并使扇形股块预扭成型；

第三步：按需取多个扇形股块成缆绞合成缆，成缆时股块之间填一层皱纹纸；

第四步：成缆后用半导电特多龙带重叠绕包；

S2，制造绝缘线芯；

取步骤S1制成的包有半导电特多龙带的导体：

采用立式三层共挤、干法交联、连续硫化的生产方式挤包内绝缘层、中绝缘层和外绝缘层；绝缘线芯采用立式VCV生产线加工生产；

制成绝缘线芯放入烘房；

S3，制造缓冲阻水层：

重叠绕包半导电缓冲阻水带制成缓冲阻水层；

S4，制造皱纹铝护套：

皱纹铝护套实行无缝或焊接联接，然后压成螺旋状压纹；

S5，涂覆阻燃沥青：

阻燃沥青是以GB/T 494-2010《建筑石油沥青》中的10号沥青为基料，增加阻燃剂后搅拌均匀制成，其中阻燃剂的质量百分含量是2％～5％；阻燃剂是红磷、或者硼酸锌、或者红磷与硼酸锌的混合物；

S6，制造阻燃综合护套层：

采用挤塑机以双层共挤方式把有卤阻燃PE护套料和阻燃半导电护套料挤包到步骤S5制成线缆外，制成电缆成品；

结壳型有卤阻燃PE护套料是以聚乙烯树脂为主要原料，加入锑-卤阻燃剂，经熔融、混炼、造粒制成；

本阻燃半导电护套料是以聚烯烃树脂为基料，加入阻燃剂、抗氧剂、导电炭黑等助剂，经混合、塑化、造粒制成。

红磷与硼酸锌以6:1～2:1的质量比混合。

一种双喷灯A类阻燃电力电缆，包括绝缘线芯以及线芯外的防护层；所述绝缘线芯是由导体外包裹绝缘层构成，其特征是所述防护层包括自内而外包裹在绝缘线芯外的缓冲阻水层、金属护套、阻燃防腐层和阻燃综合护套层；

所述缓冲阻水层是绕包半导电缓冲阻水带构成；

所述金属护套是由进一步，所述金属护套是挤包或纵包构成，金属护套是无缝护套或纵包金属带并焊接联接；

所述阻燃防腐层是涂覆阻燃防腐涂料到金属护套表面构成；

所述阻燃综合护套层自内而外依次是有卤阻燃PE护套和阻燃半导电护套；

所述有卤阻燃PE护套是由有卤阻燃PE护套料构成，有卤阻燃PE护套料是体积电阻率不小于1.0×10¹⁴Ω.cm、介电强度不小于26kV/mm的结壳型高电性聚乙烯护套料；有卤阻燃PE护套的厚度范围是4.8mm～5.2mm；

所述阻燃半导电护套是由阻燃半导电护套料构成，阻燃半导电护套料是20℃体积电阻率不大于50Ω.cm、断裂伸长率不小于300％、氧指数不小于26的半导电聚烯烃护套料；阻燃半导电护套的厚度范围是0.2mm～0.3mm。

导体和绝缘层之间还重叠绕包有两层半导电特多龙带。

本电缆采用多种阻燃手段使电缆可达到阻燃设计要求。同时：

本电缆的导体多分割无中心单元结构，减小导体外径；铝护套的设计确保了缓冲阻水层性能优异，长时间接触可靠，局部放电小，电气运行安全，结构上选择了双层半导电缓冲阻水带重叠绕包作为缓冲阻水层，具有优异的导电性能和阻水性能。

采用三层共挤结构的绝缘线芯，绝缘材料加料间空气净化度达到100级，保证生产时没有杂质带入绝缘线芯，确保杂质、微孔等尺寸符合国标GB/T18890-2015规定要求。

根据安装敷设弯曲半径、及侧压力计算确定螺旋状皱纹铝护套标称厚度2.8mm，采用无缝或焊接铝护套同时具有金属屏蔽、磁屏蔽、径向机械保护的作用。并且精确控制压纹深度，在生产制造中确保铝护套波谷内径与缓冲阻水层完美接触，确保电气连接性能优异。

在无缝或焊接铝护套外选择结壳型有卤阻燃PE护套和阻燃半导电护套的双层共挤结构，这样能有效保证电力电缆长时间稳定运行。

本制造方法根据电缆结构、护套材料的阻燃体系、阻燃沥青涂覆量、半导电层阻燃性能，确定结壳型有卤阻燃PE和半导电护套的阻燃性能及生产挤出工艺，属超高压电力电缆技术领域，制成的电缆提高了220kV等电缆输送容量的同时，减少了有限的道路地下空间的占用，可成功推广应用到各大城市电力系统及各大工程项目。

附图说明

图1是本实施例电缆的径向截面示意图；

图中：图中：1、导体，2、内绝缘层，3、中绝缘层，4、外绝缘层，5、绝缘线芯，6、缓冲阻水层，7、铝护套，8、有卤阻燃PE护套，9、阻燃半导电护套，10、阻燃半导电护套。

具体实施方式

下面以220kV 2500mm²电缆为例，对本发明创造进一步说明。

参考图1，一种双喷灯A类阻燃电力电缆，包括绝缘线芯5以及线芯外的防护层；所述绝缘线芯5是由导体1外包裹绝缘层构成。所述防护层包括自内而外包裹在绝缘线芯外的缓冲阻水层6、金属护套、阻燃防腐层和阻燃综合护套层10；

所述缓冲阻水层6是绕包半导电缓冲阻水带构成；

所述金属护套是由进一步，所述金属护套是挤包或纵包构成，金属护套是无缝护套或纵包金属带并焊接联接；

所述阻燃防腐层是涂覆阻燃防腐涂料到金属护套表面构成；

所述阻燃综合护套层自内而外依次是有卤阻燃PE护套8和阻燃半导电护套9；

所述有卤阻燃PE护套是由结壳型的有卤阻燃PE护套料构成，有卤阻燃PE护套料是体积电阻率不小于1.0×10¹⁴Ω.cm、介电强度不小于26kV/mm的结壳型高电性聚乙烯护套料；有卤阻燃PE护套的厚度范围是4.8mm～5.2mm；

所述阻燃半导电护套是由阻燃半导电护套料构成，阻燃半导电护套料是20℃体积电阻率不大于50Ω.cm、断裂伸长率不小于300％、氧指数不小于26的半导电聚烯烃护套料；阻燃半导电护套的厚度范围是0.2mm～0.3mm。

在导体和绝缘层之间还重叠绕包有两层半导电特多龙带。

在本例中：

所述导体1的结构是由多根相同的股线绞合构成，各根股线的截面是扇形，导体的截面是由各个扇形拼接构成的圆形；股线是由铜单丝绞合并紧压构成；相邻股线之间由皱纹纸绝缘隔离；

在股线中，铜单丝成分层结构，自内而外各层铜单丝的数量递增；相邻层的铜单丝之间由纵包的皱纹纸绝缘。

阻燃防腐涂料是阻燃沥青，阻燃防腐层的厚度是0.5mm～1.0mm。

所述导体的截面积是2500mm²；铜单丝的直径是2.82mm；所述股线有5根，每根股线是由91根铜单丝按照最内层1根、次内层6根、次中间层12根、中间层18根，次外层24根以及最外层30根排列，相邻层铜单丝之间的由纵包0.3mm厚度的皱纹纸绝缘；

在内的半导电特多龙带的标称厚度是0.20mm，在外的半导电特多龙带的标称厚度0.14mm；两层半导电特多龙带的绕包方向相反，绕包重叠率都是48％～52％；

缓冲阻水层6是由两层半导电缓冲阻水带重叠绕包构成，两层半导电缓冲阻水带的绕包方向相反，绕包重叠率都是48％～52％；半导电缓冲阻水带的体积电阻率不大于10⁴Ω·cm，表面电阻不大于400Ω，吸水膨胀速度不小于10mm/1st min；

所述金属护套是铝护套7，铝护套的厚度为2.8mm；铝护套7上压成螺旋状压纹得到皱纹铝护套。

所述结壳型有卤阻燃PE护套和阻燃半导电护套是双层共挤结构，结壳型有卤阻燃PE护套的标称厚度是5.0mm；阻燃半导电护套的标称厚度是0.2mm。

所述绝缘层是复合绝缘层，它是由导体外自内而外依次包裹内绝缘层2、中绝缘层3和外绝缘层4构成；

内绝缘层是由半导电聚烯烃混合料挤包构成，内绝缘层的平均厚度为1.5mm；中绝缘层是由交联聚乙烯材料挤包构成；中绝缘层的绝缘偏芯度小于4％，中绝缘层标称厚度24.0mm；外绝缘层是由半导电聚烯烃混合料挤包构成，外绝缘层平均厚度为1.0mm；内绝缘层2、中绝缘层3和外绝缘层4是三层共挤结构。复合绝缘层所用电缆料均为市售电缆料。

本例电缆的制造方法的步骤包括：

S1，制造截面积是2500mm²的导体：

第一步：把直径Φ8mm铜杆拉制成直径Φ2.82mm铜单丝，铜单丝公差要求2.82±0.01mm；

第二步：将铜单丝分层绞合，使用异形压轮下分别压制成72°扇形股块；铜单丝按照1+6+12+18+24+30正规排列，分成六层经过五次紧压，并使扇形股块预扭成型；

第三步：五个72°扇形股块成缆绞合成缆，成缆时股块之间互相填一层标称厚度0.30mm、宽度62.0mm的皱纹纸(皱纹纸宽度略小于分割块两侧边宽度的总和，五分割导体采用三张皱纹纸进行填充，保证任何相邻股块之间至少有一层绝缘纸隔离)；

第四步：成缆后先右向重叠绕包一层标称厚度0.20mm半导电特多龙带，再左向重叠绕包一层标称厚度0.14mm半导电尼龙带，绕包重叠率均为48％～52％，

采用不带中心单元五分割导体直接由五根72°扇形股块绞合、绝缘皱纹纸纵包隔离以及半导电带绕包构成，导体外径小，整体电缆安装敷设半径小。其中圆形铜单丝选择、72°扇形股块压制是做好不带中心单元五分割导体的关键。

S2，制造绝缘线芯；

取步骤S1制成的包有半导电特多龙带的导体：

采用立式三层共挤、干法交联、连续硫化的生产方式挤包内绝缘层、中绝缘层和外绝缘层；绝缘线芯采用立式VCV生产线加工生产；

内绝缘层的平均厚度是1.5mm；中绝缘层的标称厚度是24.0mm；外绝缘层外绝缘层平均厚度为1.0mm；制成绝缘线芯外径是118.5±1.0mm；

绝缘线芯放入70±2℃烘房14天/336h，时间从电缆表面温度达到68℃开始计算；

S3，制造缓冲阻水层是：

缓冲阻水层是由两层标称厚度2.3mm、宽度100mm的半导电缓冲阻水带重叠绕包而成，重叠绕包的重叠率为48％～52％。

缓冲阻水层绕包后外径132.0±1.0mm；

S4，制造皱纹铝护套：

皱纹铝护套的机械性能优于平铝护套，其厚度可大大小于平铝套的厚度，约为平铝套厚度的33％～90％或取值约70％，CSBTS/TC213-01规定的皱纹铝套厚度是比较保守的。对于焊接皱纹铝护套IEEE 635推荐的UL标准值均小于1mm(内径最大至106mm)。

根据我国用户对铝套的抗压强度等因素，根据GB/T18890-2015对皱纹铝套标称厚度参考计算公式：

δ＝70％×(0.02D+0.6)mm

式中：D—金属护套前的假定直径。本案按照132mm取值。

根据国家标准GB/T18890-2015的要求，本案铝护套厚度采用2.8mm，完全满足敷设弯曲半径(20D)、侧压力(3000N/m)的要求。铝护套实行无缝或焊接联接，然后压成螺旋状压纹；

为考虑大规格电缆的弯曲性能及铝护套的抗变形能力，螺旋状压纹深度设计5.0±0.2mm；

S5，涂覆阻燃沥青：

阻燃沥青是以GB/T 494-2010《建筑石油沥青》中的10号沥青为基料，增加阻燃剂后搅拌均匀制成，其中阻燃剂的质量百分含量是2％～5％；阻燃剂是红磷、或者硼酸锌、或者红磷与硼酸锌的混合物；其机理是复合型阻燃剂在高温条件下有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用，从而达到阻燃的目的。

增加复合型阻燃剂机理主要包括覆盖作用、抑制链反应、吸热效应等多种途径来达到阻燃的效果。另外，由于各种阻燃元素之间也存在一定的协同效果，因此，多种阻燃剂复合使用要远比大量填充单一阻燃剂发挥更明显的阻燃效果。

普通阻燃沥青添加的阻燃剂有：1、氢氧化镁和硼酸锌体系；2、氢氧化镁与磷体系。

氢氧化镁和硼酸锌体系相较单纯的在沥青中添加氢氧化镁，具有降低烟密度的作用。但是继续增大硼酸锌的用量后又会出现氧指数降低的现象。这主要是因为过多的硼酸锌会影响氢氧化镁与沥青的相容性，导致氢氧化镁发生离析而沉淀，从而不能有效发挥阻燃作用。

氢氧化镁与磷体系主要是通过热分解产生磷酸等含氧酸具有强脱水性，加上氢氧化镁受热分解产生一定的水汽，二者的结合，会分解出大量水汽从而稀释易燃气体的浓度，从而提高了阻燃沥青的氧指数，另外大量水汽的存在，还能吸附空气的颗粒物，从而达到降低烟密度的效果。

本阻燃沥青采用的是硼酸锌与磷系阻燃剂的复合型体系。通过该体系阻燃配方的数据分析，在该体系中尽管硼酸锌和红磷均具有很好的阻燃效果，单加红磷或者硼酸锌都可以是阻燃沥青氧指数达到26％，但是二者以6:1-2:1之间任何配比添加后，最高氧指数能达到28.5％，这说明二者在沥青中并存在良好的协同阻燃效果。

本例的沥青的涂覆标称厚度是0.5mm，根据电缆的耐压等规格，沥青涂层的厚度范围是0.5mm～1.0mm。

S6，制造阻燃综合护套层：

采用挤塑机以双层共挤方式把有卤阻燃PE护套料和阻燃半导电护套料挤包到步骤S5制成线缆外，制成电缆成品，电缆整体外径为158mm；

虽有市售的结壳型有卤阻燃PE护套料，其性能满足体积电阻率不小于1.0×10¹⁴Ω.cm、介电强度不小于26kV/mm即可使用，例如牌号：DLZRPE的护套料。但是，为了保证产品质量以及生产流畅，本例中结壳型有卤阻燃PE护套料采用自制原料，以聚乙烯树脂为主要原料，加入锑-卤阻燃剂，经熔融、混炼、造粒制成；

按重量份计算，原料包括：聚乙烯60-75份，弹性体POE是10-15份，EVA10-15份，相容剂5-10份，锑-卤阻燃剂50-80份，氢氧化镁10-20份，包覆红磷粉6-10份，抗氧剂0.6-1份，润滑剂2-4份，炭黑粉3-5份。

制作步骤包括：

1)将各种原材料按照质量份数比例称量；

2)将原材料分别放入密炼机中，密炼温度160-165℃，密炼时间10-15min，出料温度控制在160-170℃；密炼完成后经双锥喂料：温度100-110℃；双螺杆混炼：温度95-120℃，螺杆转速80-100rpm；单螺杆挤出切粒：温度100-135℃，螺杆转速20-35rpm；经沸腾仓热风干燥冷却后制得材料粒子(粒子厚度控制在2-4mm)。

技术原理：聚乙烯具有优异的力学性能和电性能，但本身极易燃烧，氧指数只有16左右。聚乙烯结晶度相对较高，吃粉能力差，需要添加POE和EVA等弹性体来提升整体的吃粉能力，解决由于填充较多无机阻燃剂导致力学性能下降的问题。同时EVA的加入可以提升材料整体的氧指数。阻燃体系选用锑-卤阻燃剂、氢氧化物与红磷份进行复配使用，锑-卤阻燃剂、氢氧化镁晶型为球状，加工流动性更优，分解后吸热高于氢氧化铝，因此选用锑-卤阻燃剂为主要阻燃剂，配合氢氧化镁，能起到良好的协效作用，兼顾挤出加工和阻燃性能。

本阻燃半导电护套料是以聚烯烃树脂为基料，加入阻燃剂、抗氧剂、导电炭黑等助剂，经混合、塑化、造粒制成。本例中采用牌号：ZRBDPE-26的护套料，护套料的体积电阻率不大于50Ω.cm、断裂伸长率不小于300％、氧指数不小于26。阻燃半导电护套料的使用，可降低成束燃烧的碳化高度。

外护套的厚度符合GB/T 18890标准规定要求。

本技术方案利用五根72°扇形股块设计无中心单元分割导体结构，减小了标称截面相同的导体的外径，节省了铜的消耗、节约成本，降低大截面高压电缆线路的损耗，提高电缆线路的传输容量，同时也大大减小了敷设安装的弯曲半径，方便了施工。

本技术方案使220kV 2500mm²大截面电力电缆达到成束A类阻燃试验要求，本电缆采用阻燃型沥青、结壳型有卤阻燃PE护套(氧指数不小于26)、阻燃型半导电护套(氧指数不小于26)，并且实现了双层阻燃材料共挤结构，简化了挤出工艺，使电缆成束燃烧时护套形成壳状，阻止火焰向电缆本体进一步扩展，保证了塑料护套燃烧后的碳化高度和电缆本体的完整性。并结合GB/T18890-2015标准中规定的220kV 2500mm²中绝缘标称厚度、铝护套厚度，保证了电缆本体的重要电气性能指标，也满足了220kV大截面电力电缆在敷设安装过程中可靠、安全。

本技术方案验证了外护套的配方阻燃体系对电缆阻燃性能的影响。采用有卤阻燃PE护套材料，由于使用的是锑-卤体系，卤化锑能长时间停留在燃烧区内稀释护套燃烧过程中产生的可燃性气体，隔绝空气，起到阻燃的作用；它还能捕获燃烧性的游离的自由基，起到抑制火焰的作用，同时抑制了箱内热量产生和箱体温度迅速升高，确保了高压电缆的成束燃烧试验合格。对于磷化物和氮化物的无卤阻燃体系阻燃聚乙烯护套材料，阻燃剂是依靠高温燃烧时表面形成膨胀性焦炭层，它具有隔热阻氧保护层的作用，含氮化合物起着发泡剂和焦炭增强剂的作用。但是在护套材料燃烧过程中，产生大量的热量，箱体和烟道温度逐步升高(供火时间为15min，箱体内温度达到123℃)，护套还未来得及形成膨胀性焦炭层，沥青已经受热开始变软，达到软化点时温度为110℃，沥青软化加剧，黏稠度下降，导致外护套与金属护套的粘附力下降，使外护套整体下滑，甚至脱落，脱落的护套会继续燃烧，箱体内温度继续升高，导致高压电缆的成束燃烧试验不合格。

本电缆采用结壳型有卤阻燃PE护套(氧指数OI≥26)、阻燃半导电护套(氧指数OI≥26)，并采用挤塑机进行双层共挤结构，使成束燃烧试验时电缆结构始终保持完整，试验后护套形成壳状，更有利阻止火焰向电缆本体进一步扩展，保证了塑料护套燃烧后的碳化高度和电缆本体的完整性，确保火灾时，电缆本体完整。确保电缆整体电气性能、机械性能完好运行。

本技术方案验证了沥青涂覆厚度对电缆阻燃性能的影响。在箱体内温度相同的情况下，沥青层的厚度越厚，吸热越多，传递给外护套的热量也就越多，对护套起到了助燃效果，碳化高度增加，成束燃烧试验不合格。反之，沥青涂覆的越薄，吸收热量越少，传递给外护套的热量就越少，沥青软化后对护套与铝护套的粘附力影响小，可以避免出现护套脱落现象，碳化高度降低。阻燃沥青涂覆厚度0.5mm～0.7mm时，电缆阻燃性能明显优异。

本技术方案验证了半导电层结构对电缆阻燃性能的影响。阻燃半导电护套材料可降低高压电缆成束燃烧的碳化高度。阻燃半导电护套材料氧指数≥26。

本技术方案验证了电缆规格对电缆阻燃性能的影响。对于220kV 2500mm²外径大于140mm大规格电缆的护套可燃烧物体体积大，并且使用双喷灯，燃烧过程中，释放的热量多，箱体内温度升高较快，不利于成束燃烧试验的进行。

本制造方法的技术细节还有：

步骤S1中：

铜单丝延伸率≥37％，铜单丝电阻率不超过0.017241Ω·mm²/m。圆单线表面应光洁，无擦伤、无氧化等现象。

铜单丝分层绞合中，在异形压轮作用下分别压制成72°扇形股块，铜单丝按照1+6+12+18+24+30排列，分成六层经过五次紧压，压轮分配：12盘(正压一组)、18盘(正压、侧压各一组)、24盘(正压、侧压、正压各一组)、30盘(正压、侧压、正压各一组)。每层每次紧压采用不同尺寸和不同角度的压轮压制，并同步旋转，使扇形股块预扭成型。单丝绞向从内至外按照S、Z、S、S设定，次外层单丝绞向为S向，最外层单丝绞向为S向。最外层单丝绞合节径比不超过12倍(相当圆外径)，预扭节距不超过35倍(股块绞合后成品导体外径)，预扭节距1798mm。72°扇形股块的扇形高度30.2±0.01mm，扇形宽度33.5±0.01mm。

五个72°扇形股块成缆后分割导体同一截面外径差不超过0.8mm，分割导体成缆后相邻扇形块扇面角高度差不超过0.6mm。分割股块预扭方向为左向，分割导体分割股块成缆方向为左向。

半导电特多龙带绕包后，成缆圆整度达到99％以上，包带应无突起、褶皱、漏包等现象。

制成导体可满足：20℃导体直流电阻＜0.0071Ω/km；导体称重截面积2492.8mm²；导体外径62.0～62.5mm(含半导电特多龙带)。

步骤S2中：

内绝缘层采用超光滑交联型半导电屏蔽料，标称厚度2.0mm。采用Φ80挤出机，机头滤网采用四层20+80+40+20(目)，挤出温度为：80-105-110-115-115-118-120-120(℃)，螺杆转速11.4转/分钟，挤出压力390bar。

中绝缘层采用超洁净交联聚乙烯材料，标称厚度24.0mm。采用Φ200挤出机，机头滤网采用六层20+80+200+300+80+20(目)，挤出温度为：105-115-115-118-118-118-118-120(℃)，螺杆转速11.1转/分钟，挤出压力266bar。

外绝缘层采用超光滑交联型半导电屏蔽料，标称厚度1.2mm。采用Φ80挤出机，机头滤网采用四层20+80+40+20(目)，挤出温度为：80-105-110-115-115-118-120-120(℃)，螺杆转速8.0转/分钟，挤出压力510bar。

三层模具尺寸分别为：Φ64.3mm—Φ67.4mm—Φ121.0mm。

生产线平均速度0.60±0.01m/min，外绝缘层表面光滑，无尖角、颗粒、烧焦、压伤及擦伤等痕迹。

制成绝缘层可满足：

中绝缘偏心度：(tmax-tmin)/tmax≤4％

中绝缘热收缩：线芯放入烘箱130°、6h，绝缘收缩不大于4％；

中绝缘热延伸试验：负载下最大伸长率≤100％，冷却后永久伸长率≤15％；

中绝缘微孔、杂质试验：

大于0.05mm的微孔：无

0.025mm～0.05mm的微孔：≤5个/10cm³

大于0.125mm的不透明杂质：无

0.05mm～0.125mm的不透明杂质≤1个/10cm³

大于0.25mm的半透明物：无

步骤S3中：

缓冲阻水层绕包后，要求外径均匀、整体波动小。制造过程严格控制牵引机下压力以保证生产中电缆处于同一个水平面，牵引机上压力为0.10～0.15MPa，涨紧压力为0.35～0.45MPa，收线张力15％。

半导电缓冲阻水带标称厚度2.3mm，厚度偏差范围为0.2mm，体积电阻率不大于10⁴Ω.cm，吸水膨胀速度不小于10mm/1st min。

步骤S4中：

铝护套采用挤包或纵包的形式，实行无缝或焊接联接，根据安装敷设弯曲半径、及侧压力计算确定铝护套标称厚度2.8mm，然后压成螺旋状压纹。为满足大规格电缆的弯曲性能及铝护套的抗变形能力，螺旋状压纹深度设计5.0±0.2mm。

铝护套成型轮模具直径150mm，螺旋状后波峰外径：147.0±1.0mm；压纹深度：5.0±0.2mm；压纹节距：28.0mm；波谷内径设计值：131.0mm，在生产制造中确保与缓冲阻水层完全贴合，确保电气连接性能优异，即通过控制轧纹松紧使绕包线芯上有轻微的螺旋形轧痕。该技术指标的确定直接影响了大截面成品电缆的局部放电试验的重要性能指标：局部放电量。

为检测铝护套生产过程的完好性，确保无夹杂起灰层、孔洞、腐蚀等情况，对铝护套进行气密性试验：充入0.40MPa～0.45MPa的氮气，气压稳定后4h内压力不低于0.35MPa。

步骤S6中：

外护套选用结壳型有卤阻燃PE护套和阻燃半导电护套双层共挤结构，里层结壳型有卤阻燃PE护套标称厚度5.0mm，符合GB/T 18890标准规定要求。外层阻燃半导电护套厚度不小于0.2mm，电缆整体外径为158mm。双层厚度均匀、表面光洁，无气泡、裂纹、杂质、机械损伤、断面无气孔等缺陷。

结壳型有卤阻燃PE护套层采用的是体积电阻率不小于1.0×10¹⁴Ω.cm、介电强度不小于26kV/mm的高电性聚乙烯护套料。

阻燃半导电护套层采用的是20℃体积电阻率不大于50Ω.cm、断裂伸长率不小于300％的半导电聚烯烃护套料(优选不小于450％)。

结壳型有卤阻燃PE护套：采用Φ200挤出机，挤塑机挤出温度为：145-155-165-170-170-175-175-175-175(℃)，机头温度为：175-175-170-170(℃)，螺杆转速18.0转/分钟，挤出电流420A。挤出模具选用尺寸：模芯152mm、模套178mm。

阻燃半导电护套：采用Φ120挤出机，挤塑机挤出温度为：140-160-165-170(℃)，机头温度为：168-170(℃)，螺杆转速5.8转/分钟，挤出电流170A。

双层护套采用半挤管式挤出工艺方法，分段冷却，这样护套冷却后包裹效果更服帖。分段冷却第一段水槽长度4m，水温45℃-55℃，第二段水槽长度12m，水温20℃-30℃。

结壳型有卤阻燃PE护套料，以聚乙烯树脂为主要原料，加入锑-卤阻燃剂，经熔融、混炼、造粒而制成。卤化锑能长时间停留在燃烧区内稀释护套燃烧过程中产生的可燃性气体，隔绝空气，起到阻燃的作用；它还能捕获燃烧性的游离的自由基，起到抑制火焰的作用，同时抑制了箱内热量产生和箱体温度迅速升高，确保了高压电缆的成束燃烧试验合格。参考电缆护套料的国家标准，有卤阻燃PE护套料的性能检测见表1：

序号	项目名称	单位	指标要求
				1	线缆长期工作温度	℃	90
2	密度 最大	g/cm3	1.38
				3	拉伸强度 最小	MPa	14.5
4	断裂伸长率 最小	％	500
				5	20℃体积电阻率 最小	Ω.cm	1.0×1014
6	氧指数最小	％	26
				7	热老化试验
7.1	试验时间	h	240
				7.2	试验温度	℃	100
7.3	拉伸强度变化率 最大	％	±20
				7.4	断裂伸长率变化率 最大	％	±20
8	热变形(80℃，4h) 最大	％	50
				9	耐环境应力开裂 最小	h	500
10	介电强度 最小	kV/mm	18
				11	低温冲击脆化温度 最小	℃	－30
12	熔融指数 最大	g/10min	≤0.8

阻燃半导电护套料是以聚烯烃树脂为基料，加入阻燃剂、抗氧剂、导电炭黑等助剂，经混合、塑化、造粒而制成，参考电缆护套料的国家标准，阻燃半导电护套料性能检测见表2：

经过检测，本电缆(220kV 2500mm²)的特点包括：

(1)系统额定电压Uo/U：127kV/220kV、最高工作电压Um：252kV；

(2)电缆正常运行时导体允许长期工作温度为：90℃；

(3)短路时(最长持续时间不超过5秒)，电缆导体允许的最高温度为250℃。

(4)绝缘结构尺寸：偏心度(tmax-tmin)/tmax≤4％，tmin≥0.95tn(tn：标称厚度；tmin、tmax任意同一截面最小厚度、最大厚度)(优于国家标准规定的≤10％要求)；

(5)局部放电试验指标：1.5U0(190kV)电压，无任何由被试电缆产生的超过声明试验灵敏度的可检测出的放电(190kV，声明试验灵敏度小于2pC)；

(6)绝缘热延伸试验：负载下最大伸长率≤100％(优于国家标准规定的≤175％要求)，冷却后永久伸长率≤5％(优于国家标准规定的≤15％要求)；

(7)绝缘微孔、杂质试验：采用超洁净XLPE绝缘材料和先进的无摩擦重力加料系统、高等级绝缘净化系统(100级绝缘加料间)将绝缘杂质、微孔尺寸控制在最佳,显著高于GB/T 18890标准要求；

(8)冲击电压试验:导体温度95℃～100℃，施加10次正极性、10次负极性电压1200kV，电缆不击穿(优于国家标准规定的1050kV要求)。

(9)弯曲试验：用圆柱体直径12(D+d)+5％，高于GB/T 18890标准规定的25(D+d)+5％要求。

(10)阻燃试验：双喷灯、火焰40min，碳化高度0.6m，优于GB/T 18380.33成束A类试验标准规定的2.5m的要求。

Claims (11)

1.一种双喷灯A类阻燃电力电缆的制造方法，其特征是步骤包括：

S1，制造导体：

第一步：把铜杆拉制成铜单丝；

第二步：将铜单丝分层绞合，使用异形压轮下分别压制成扇形股块；铜单丝按层正规排列，并逐层紧压，并使扇形股块预扭成型；

第三步：按需取多个扇形股块成缆绞合成缆，成缆时股块之间填一层皱纹纸；

第四步：成缆后用半导电特多龙带重叠绕包；

S2，制造绝缘线芯；

取步骤S1制成的包有半导电特多龙带的导体：

采用立式三层共挤、干法交联、连续硫化的生产方式挤包内绝缘层、中绝缘层和外绝缘层；绝缘线芯采用立式VCV生产线加工生产；

制成绝缘线芯放入烘房；

S3，制造缓冲阻水层：

重叠绕包半导电缓冲阻水带制成缓冲阻水层；

S4，制造皱纹铝护套：

皱纹铝护套实行无缝或焊接联接，然后压成螺旋状压纹；

S5，涂覆阻燃沥青：

阻燃沥青是以GB/T 494-2010《建筑石油沥青》中的10号沥青为基料，增加阻燃剂后搅拌均匀制成，其中阻燃剂的质量百分含量是2％～5％；阻燃剂是红磷、或者硼酸锌、或者红磷与硼酸锌的混合物；

S6，制造阻燃综合护套层：

采用挤塑机以双层共挤方式把有卤阻燃PE护套料和阻燃半导电护套料挤包到步骤S5制成线缆外，制成电缆成品；

结壳型有卤阻燃PE护套料是以聚乙烯树脂为主要原料，加入锑-卤阻燃剂，经熔融、混炼、造粒制成；

本阻燃半导电护套料是以聚烯烃树脂为基料，加入阻燃剂、抗氧剂、导电炭黑等助剂，经混合、塑化、造粒制成。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是红磷与硼酸锌以6:1～2:1的质量比混合。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是

所述步骤S1中：

导体的截面积是2500mm²；

第一步：把直径Φ8mm铜杆拉制成直径Φ2.82mm铜单丝，铜单丝公差要求2.82±0.01mm；

第二步：将铜单丝分层绞合，使用异形压轮下分别压制成72°扇形股块；铜单丝按照1+6+12+18+24+30正规排列，分成六层经过五次紧压，并使扇形股块预扭成型；

第三步：五个72°扇形股块成缆绞合成缆，成缆时股块之间填一层标称厚度0.30mm、宽度62.0mm的皱纹纸；皱纹纸宽度略小于分割块两侧边宽度的总和，五分割导体采用三张皱纹纸进行填充，保证任何相邻股块之间至少有一层绝缘纸隔离；

第四步：成缆后先右向重叠绕包一层标称厚度0.20mm半导电特多龙带，再左向重叠绕包一层标称厚度0.14mm半导电尼龙带，绕包重叠率均为48％～52％；

所述步骤S2中；

内绝缘层的平均厚度是1.5mm；中绝缘层的标称厚度是24.0mm；外绝缘层外绝缘层平均厚度为1.0mm；制成绝缘线芯外径是118.5±1.0mm；

绝缘线芯放入70±2℃烘房14天/336h，时间从电缆表面温度达到68℃开始计算；

所述步骤S3中：

缓冲阻水层是由两层标称厚度2.3mm、宽度100mm的半导电缓冲阻水带重叠绕包而成，重叠绕包的重叠率为48％～52％；

缓冲阻水层绕包后，线缆的外径是132.0±1.0mm；

所述步骤S4中：

皱纹铝套标称厚度δ计算公式为：δ＝70％×(0.02D+0.6)，式中：D—金属护套前的直径；D＝132mm；

皱纹铝护套厚度是2.8mm；铝护套实行无缝或焊接联接，然后压成螺旋状压纹；螺旋状压纹深度设计5.0±0.2mm；

所述步骤S5中：

阻燃沥青的涂覆标称厚度是0.5mm，厚度范围是0.5mm～1.0mm；

所述步骤S6中：

制成电缆成品的整体外径为158mm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是结壳型有卤阻燃PE护套料中：按重量份计算，原料包括：聚乙烯60～75份，弹性体POE是10～15份，EVA10是15份，相容剂5～10份，锑-卤阻燃剂50～80份，氢氧化镁10～20份，包覆红磷粉6～10份，抗氧剂0.6～1份，润滑剂2～4份，炭黑粉3～5份；

结壳型有卤阻燃PE护套料的制作步骤包括：

首先，将各种原材料按照质量份数比例称量后，放入密炼机中密炼；密炼温度160～165℃，密炼时间10～15min，出料温度控制在160～170℃；

然后，密炼完成后经双锥喂料：温度100～110℃；

接着，双螺杆混炼：温度95～120℃，螺杆转速80～100rpm；

然后，单螺杆挤出切粒：温度100-135℃，螺杆转速20～35rpm；

最后，经沸腾仓热风干燥冷却后制得材料粒子，粒子厚度控制在2～4mm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是阻燃半导电护套料是以聚烯烃树脂为基料，加入阻燃剂、抗氧剂、导电炭黑等助剂，经混合、塑化、造粒制成的阻燃半导电护套料，牌号：ZRBDPE-26；其体积电阻率不大于50Ω.cm、断裂伸长率不小于300％、氧指数不小于26。

6.一种双喷灯A类阻燃电力电缆，包括绝缘线芯(5)以及线芯外的防护层；所述绝缘线芯(5)是由导体(1)外包裹绝缘层构成，其特征是所述防护层包括自内而外包裹在绝缘线芯外的缓冲阻水层(6)、金属护套、阻燃防腐层和阻燃综合护套层(10)；

所述缓冲阻水层(6)是绕包半导电缓冲阻水带构成；

所述金属护套是由进一步，所述金属护套是挤包或纵包构成，金属护套是无缝护套或纵包金属带并焊接联接；

所述阻燃防腐层是涂覆阻燃防腐涂料到金属护套表面构成；

所述阻燃综合护套层自内而外依次是有卤阻燃PE护套(8)和阻燃半导电护套(9)；

所述有卤阻燃PE护套是由结壳型的有卤阻燃PE护套料构成，有卤阻燃PE护套料是体积电阻率不小于1.0×10¹⁴Ω.cm、介电强度不小于26kV/mm、氧指数不小于26的结壳型高电性聚乙烯护套料；有卤阻燃PE护套的厚度范围是4.8mm～5.2mm；

所述阻燃半导电护套是由阻燃半导电护套料构成，阻燃半导电护套料是20℃体积电阻率不大于50Ω.cm、断裂伸长率不小于300％、氧指数不小于26的半导电聚烯烃护套料；阻燃半导电护套的厚度范围是0.2mm～0.3mm。

7.根据权利要求6所述的双喷灯A类阻燃电力电缆，其特征是在导体和绝缘层之间还重叠绕包有两层半导电特多龙带。

8.根据权利要求6或7所述的双喷灯A类阻燃电力电缆，其特征是所述导体(1)的结构是由多根相同的股线绞合构成，各根股线的截面是扇形，导体的截面是由各个扇形拼接构成的圆形；股线是由铜单丝绞合并紧压构成；相邻股线之间由皱纹纸绝缘隔离；

在股线中，铜单丝成分层结构，自内而外各层铜单丝的数量递增；相邻层的铜单丝之间由纵包的皱纹纸绝缘。

9.根据权利要求6所述的双喷灯A类阻燃电力电缆，其特征是阻燃防腐涂料是阻燃沥青，阻燃防腐层的厚度是0.5mm～1.0mm。

10.根据权利要求7所述的双喷灯A类阻燃电力电缆，其特征是所述导体的截面积是2500mm²；铜单丝的直径是2.82mm；所述股线有5根，每根股线是由91根铜单丝按照最内层1根、次内层6根、次中间层12根、中间层18根，次外层24根以及最外层30根排列，相邻层铜单丝之间的由纵包0.3mm厚度的皱纹纸绝缘；

在内的半导电特多龙带的标称厚度是0.20mm，在外的半导电特多龙带的标称厚度0.14mm；两层半导电特多龙带的绕包方向相反，绕包重叠率都是48％～52％；

缓冲阻水层(6)是由两层半导电缓冲阻水带重叠绕包构成，两层半导电缓冲阻水带的绕包方向相反，绕包重叠率都是48％～52％；半导电缓冲阻水带的体积电阻率不大于10⁴Ω·cm，表面电阻不大于400Ω，吸水膨胀速度不小于10mm/1st min；

所述金属护套是铝护套(7)，铝护套的厚度为2.8mm；铝护套(7)上压成螺旋状压纹。

所述结壳型有卤阻燃PE护套和阻燃半导电护套是双层共挤结构，结壳型有卤阻燃PE护套的标称厚度是5.0mm；阻燃半导电护套的标称厚度是0.2mm。

11.根据权利要求6所述的双喷灯A类阻燃电力电缆，其特征是所述绝缘层是复合绝缘层，它是由导体外自内而外依次包裹内绝缘层(2)、中绝缘层(3)和外绝缘层(4)构成；

内绝缘层是由半导电聚烯烃混合料挤包构成，内绝缘层的平均厚度为1.5mm；

中绝缘层是由交联聚乙烯材料挤包构成；中绝缘层的绝缘偏芯度小于4％，中绝缘层标称厚度24.0mm；

外绝缘层是由半导电聚烯烃混合料挤包构成，外绝缘层平均厚度为1.0mm；

内绝缘层(2)、中绝缘层(3)和外绝缘层(4)是三层共挤结构。

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