CN116864235A - 聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法及由该方法制造的电缆 - Google Patents
聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法及由该方法制造的电缆 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116864235A CN116864235A CN202311109783.2A CN202311109783A CN116864235A CN 116864235 A CN116864235 A CN 116864235A CN 202311109783 A CN202311109783 A CN 202311109783A CN 116864235 A CN116864235 A CN 116864235A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cable
- polypropylene
- manufacturing
- preset speed
- power cable
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 title claims abstract description 88
- -1 polypropylene Polymers 0.000 title claims abstract description 88
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 title claims abstract description 88
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 39
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 11
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 4
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 22
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 16
- 229920003020 cross-linked polyethylene Polymers 0.000 description 10
- 239000004703 cross-linked polyethylene Substances 0.000 description 10
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 8
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 7
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000006057 Non-nutritive feed additive Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000013112 stability test Methods 0.000 description 3
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 3
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 3
- BGYHLZZASRKEJE-UHFFFAOYSA-N [3-[3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoyloxy]-2,2-bis[3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoyloxymethyl]propyl] 3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoate Chemical compound CC(C)(C)C1=C(O)C(C(C)(C)C)=CC(CCC(=O)OCC(COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)(COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)=C1 BGYHLZZASRKEJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000003878 thermal aging Methods 0.000 description 2
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 1
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 1
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000002431 foraging effect Effects 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229920000092 linear low density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004707 linear low-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920006124 polyolefin elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
- H01B13/06—Insulating conductors or cables
- H01B13/14—Insulating conductors or cables by extrusion
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
- H01B13/0036—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
- H01B13/06—Insulating conductors or cables
- H01B13/14—Insulating conductors or cables by extrusion
- H01B13/145—Pretreatment or after-treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
- H01B13/22—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers
- H01B13/228—After-treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
- H01B13/22—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers
- H01B13/24—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers by extrusion
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
- H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
- H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
- H01B3/44—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins
- H01B3/441—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins from alkenes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
- H01B7/02—Disposition of insulation
- H01B7/0275—Disposition of insulation comprising one or more extruded layers of insulation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B9/00—Power cables
- H01B9/02—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
本发明提供了一种聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法及由该方法制造的电缆，包括：以第一预设速度将聚丙烯电缆料挤出至以第二预设速度移动的导体的表面，以在所述导体表面自内向外同时形成内屏蔽层、绝缘层和外屏蔽层，从而制得聚丙烯电缆线芯；对上述形成的所述聚丙烯电缆线芯进行水冷、塑化成型，制得聚丙烯电缆。本发明中,不需要通过高温交联工艺进行加热处理，生产过程中可以直接进行水冷的方式，能够有效降低生产过程中的能耗，并显著提升了加工效率。
Description
技术领域
本发明涉及电气设备绝缘技术领域，具体而言，涉及一种聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法及由该方法制造的电缆。
背景技术
“双碳”背景下，开发并使用环保可回收的热塑性电力电缆绝缘材料的需求日益强烈。聚丙烯基复合材料耐热性好，加工方便，能满足电缆在长距离、大容量电缆输电过程中长期所处的复杂环境要求，因此成为了新一代环保型电缆绝缘材料的主要研究方向。然而，聚丙烯的刚韧平衡性能差、缺口冲击强度低，特别在低温时脆化尤为严重，由于存在这些显著的缺点，限制了聚丙烯在电力电缆中更大范围的应用。
中国专利CN111909453A提供了一种同轴电缆用125℃低介电损耗热塑性聚丙烯绝缘组合物及其应用，该聚丙烯绝缘组合物包括如下重量份数的原料：50-100份的复合聚丙烯树脂，5-20份的高密度聚乙烯树脂，5-15份的线性低密度聚乙烯树脂，1.2-2.4份的抗氧剂，0.5-1.5份的润滑剂，0.5-1.5份的流变剂，10-40份的填充剂，各原料通过高速混合机均化后，通过单螺杆挤出机造粒干燥即可得到低介电损耗热塑性聚丙烯绝缘组合物。该技术的优势在于制造工艺简单，但是这种共混条件受装置运行状态的影响，实际生产过程中很难保证质量稳定，而且公布的实施例中也缺少对高温介质损耗（90℃）、成缆绝缘性能的验证数据（及耐压试验），因此无法判定多个树脂之间是否完全相容，该缺点将不利于大长度电缆的长期稳定加工。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法及由该方法制造的电缆，旨在解决现有聚丙烯绝缘电力电缆的加工性能较差的问题。
本发明提出了一种聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法，包括以下步骤：
以第一预设速度将聚丙烯电缆料挤出至以第二预设速度移动的导体的表面，以在所述导体表面自内向外同时形成内屏蔽层、绝缘层和外屏蔽层，从而制得聚丙烯电缆线芯；
对上述形成的所述聚丙烯电缆线芯进行水冷、塑化成型，制得聚丙烯电缆。
进一步地，上述聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法中，所述第一预设速度为1-20rpm，所述第二预设速度为1~12 m/min。
进一步地，上述聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法中，所述第一预设速度从0线性增加至1-20 rpm；所述第二预设速度达到3m/min时，以预设增量线性增加至11m/min。
进一步地，上述聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法中，所述第一预设速度从0开始，以2 rpm的增量线性增加至20 rpm；所述第二预设速度从3m/min开始，以1m/min的增量线性增加至12m/min。
进一步地，上述聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法中，所述电缆料分别经80-200℃、80-205℃和80-200℃的环境温度加热后，同时挤出至所述导体表面，形成内屏蔽层、绝缘层和外屏蔽层。
进一步地，上述聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法中，所述电缆料依次经80℃、100℃、160℃、180℃、195℃、200℃六个环境温度加热挤出至所述导体表面形成所述内屏蔽层。
进一步地，上述聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法中，所述电缆料依次经80℃、110℃、160℃、180℃、195℃、205℃六个环境温度加热挤出至所述导体表面形成所述外屏蔽层。
进一步地，上述聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法中，所述电缆料依次经80℃、110℃、160℃、180℃、195℃、195℃、200℃、205℃八个环境温度加热挤出至所述导体表面形成所述绝缘层。
进一步地，上述聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法中，当制备绝缘层厚度为10-15mm的聚丙烯电缆时，采用的绝缘层挤出机的螺杆直径为140-160mm。
本发明还提供了一种聚丙烯绝缘电力电缆，其采用上述任一项所述的制造方法制成。
本发明中的聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法，通过控制电缆料的挤出速度和导体的移动速度，有利于稳定且均匀的挤出一定厚度的电缆；此外，与传统交联聚乙烯绝缘电缆相比，不需要通过高温交联工艺进行加热处理，生产过程中可以直接进行水冷的方式，能够有效降低生产过程中的能耗，并显著提升了加工效率。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法的流程示意图；
图2为对本发明实施例制备的电缆在工作温度下的短路试验结果图；
图3为对本发明实施例制备的电缆进行热稳定性试验的结果图；
图4为对本发明实施例制备的5根电缆进行180天的长期电-热老化试验结果图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参阅图1，本发明实施例的聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法包括以下步骤：
步骤S1，以第一预设速度将聚丙烯电缆料挤出至以第二预设速度移动的导体的表面，以在所述导体表面自内向外同时形成内屏蔽层、绝缘层和外屏蔽层，从而制得聚丙烯电缆线芯。
具体而言，聚丙烯电缆料可以为现有集中任意一种电缆用聚丙烯。本实施例中，还可以使用复合聚丙烯电缆料。采用的复合聚丙烯电缆料包括等规聚丙烯基料、聚烯烃弹性体和加工助剂。本实施例的进一步的具体实施方式中，聚丙烯基料、弹性体和加工助剂的质量比为15-20:1-3：1，优选为17:2:1。在本发明更进一步的具体实施方式中，采用的第一聚丙烯绝缘料为奥地利北欧化工BA213E、采用的橡胶相为LG 化学LC 670、采用的加工助剂为BASF的抗氧剂1010。三种聚丙烯电缆料的混合使用，有利于从整体上提升本发明的聚丙烯绝缘电缆的物理机械性能、电气性能及加工性能。
本实施例可以采用半导电内屏蔽挤出机、绝缘层挤出机和半导电外屏蔽挤出机同时对电缆料进行挤出，在三种挤出机的上游设置一台牵引机，在电缆线芯出口端设置另一台牵引机，以预设线速度牵引导体移动。螺杆的直径会影响到挤出加工时的出胶量，进而与生产过程中的最大线速匹配，因此，本实施例中，半导电内屏蔽挤出机的螺杆直径为40-80mm，优选为60mm。半导电外屏蔽挤出机的螺杆直径为90-100mm，优选为75mm。当制备绝缘层厚度为10-15mm的聚丙烯电缆时，采用的绝缘层挤出机的螺杆直径为140-160mm。优选的，当制备绝缘层厚度为12-13mm的电缆时，采用的绝缘层挤出机的螺杆直径为160mm，以满足中压电缆的性能要求。
其中，所述电缆料分别经80-200℃、80-205℃和80-200℃的环境温度加热后，同时挤出至所述导体表面，形成内屏蔽层、绝缘层和外屏蔽层。也就是说，选用半导电内屏蔽挤出机、绝缘层挤出机和半导电外屏蔽挤出机时，所述半导电内屏蔽挤出机、所述绝缘层挤出机和所述半导电外屏蔽挤出机分别在80-200℃、80-205℃和80-200℃温度区间下进行加热的方式进行挤出操作。
由于设定温度过高直接导致聚丙烯电缆料流量过大造成偏心，温度过低出线时形成电缆线芯疙瘩，造成局部缺陷，因此，优选的，电缆料依次经80℃、100℃、160℃、180℃、195℃、200℃六个温度环境温度加热挤出至所述导体表面，以在导体表面形成均匀的内屏蔽，保障电缆导体平滑无凸起。
电缆料依次经80℃、110℃、160℃、180℃、195℃、195℃、200℃、205℃八个环境温度加热挤出至所述导体表面，绝缘层经多段挤出，可以控制出料量以保证电缆绝缘层的厚度，多段温度的设定能够保证电缆绝缘料完全塑化熔融，以免产生结块等影响绝缘性能。
电缆料依次经80℃、110℃、160℃、180℃、195℃、205℃六个环境温度加热挤出至所述导体表面，在绝缘层上直接覆盖外屏蔽电缆料，能保证电缆外表面的光滑，以免产生尖端放电现象。
具体实施时，半导电内屏蔽挤出机、绝缘层挤出机和半导电外屏蔽挤出机共用一个模头，启动三层共挤挤出机的入料口隔离板，并开始往挤出机内加料，绝缘挤出机开始挤出绝缘料，外屏蔽挤出机开始挤出外屏蔽料，内屏蔽挤出机开始挤出内屏料，三台挤出机的单机挤出排料是为了使加入机身的材料完全均匀的塑化。
实际中，需要对三种挤出机进行预热加温，环境温度20℃以上时，各挤出机的机身预加温时间不小于4小时，才能保证整体温度平衡。环境温度0℃以下，各挤出机的机身预加温时间不小于6小时，机头加热时间至少3小时。
进一步的，待各个挤出机的温度设定后，需要对导体的线速度进行调试，调试过程中，为了与生产线速匹配，第一预设速度需要逐步增加，以能够稳定均匀地挤出一定厚度的电缆线芯。
本实施例中，第一预设速度为采用的挤出设备的螺杆的转速。第二预设速度为导体移动的速度，也即挤出速度和生产线速度。
优选的，所述第一预设速度为1-20rpm，所述第二预设速度为1~12 m/min。
第一预设速度设定为1~20rpm，逐渐增加导体移动速度至1~12 m/min后，螺杆转速基本保证线性稳定增加，线芯外径波动在0~1mm以内，挤塑机电流变化在0~5A。
更优选的，所述第一预设速度从0线性增加至1-20 rpm；所述第二预设速度达到3m/min时，以预设增量线性增加至11m/min。
进一步优选的，所述第一预设速度从0开始，以2 rpm的增量线性增加至20 rpm；所述第二预设速度从3m/min开始，以1m/min的增量线性增加至11m/min。
较具体的，本实施例对第二预设速度从0到3m/min的增加方式不作限定，挤出速度、挤出机电流及螺杆转速增速均匀，呈逐步提升的趋势。根据在不同挤出线速度下，挤塑机电流波动维持在±2A范围内，挤塑机电流稳定，线芯外径波动小的要求来调整第一预设速度和第二预设速度。
本实施例中，导体的截面积可以为35-800mm2，最终制备的聚丙烯绝缘电力电缆的绝缘厚度从4.5mm~9.3mm，电压等级为6/10kV~26/35kV，玻璃化转变温度为-30~-35℃。需要说明的是，生产线速，也就是导体每分钟前进的距离，导体移动速度越快，挤出机的螺杆转速也要更快，这样才能保证电缆绝缘的厚度和稳定性，且有利于降低能耗。观察挤出机模口处内屏蔽，外屏蔽和绝缘层在导体上均匀有效包裹，并且同步测试绝缘层的厚度和偏心度，根据线芯的结构逐步调整挤出机温度和导体线速。实现结构调整后，开始正式走线，制造电缆线芯。也就是说，调整挤塑机的螺杆的速度，使得挤出塑化、生产线速，螺杆转速，绝缘厚度和稳定性都达到要求后，即可开始正式生产。
步骤S2，对上述形成的所述聚丙烯电缆线芯进行水冷、塑化成型，制得聚丙烯电缆。
具体而言，可以通过直接水冷或者在密封的管道内进行控温冷却的方式对聚丙烯电缆线芯进行冷却。不需要氮气高温保压进行交联，直接塑化成型后，进行性能测试分析。
本发明还提供了一种聚丙烯绝缘电力电缆，其采用上述实施例中的制造方法制成。
本实施例中，对聚丙烯电缆试样进行玻璃化转变温度、介电性能和拉伸性能测试，其中，可以分别采用示差扫描量热仪和宽带介电谱仪对聚丙烯电缆试样进行玻璃化转变温度和介电性能测试。
采用示差扫描量热仪对聚丙烯电缆试样进行玻璃化转变温度的测试方法如下：取2～5 mg电缆绝缘试样，在液氮冷却下，然后以10 ℃/min的降温速率从室温降至-40℃，寻找玻璃化转变产生的热流拐点，大约为-20~-35℃。
按照标准 GB/T 1040.3对聚丙烯电缆试样进行拉伸性能测试，拉伸速率为50mm/s，老化前抗张强度为15Mpa～30Mpa，断裂伸长率为500%～900%，放在空气烘箱中老化135℃，10天后抗张强度为15Mpa～40Mpa，断裂伸长率为400%～800%；
采用示宽带介电谱仪对聚丙烯电缆试样进行介电性能测试的方法如下：
在样品一侧喷直径为40mm的金电极，另一侧全部喷金电极，样片厚度为0.5 mm，试验电压为1 kV，试验频率设定为50 Hz，温度范围为-50℃~120℃，温度间隔为10℃。测量样片的介电常数和介质损耗角正切值（tanδ）随温度的变化关系。电缆介质损耗角正切值20℃条件下不大于5×10-4，90℃条件下不大于10×10-4。
经测试，本发明制备的聚丙烯电缆老化前抗张强度为20Mpa～30Mpa，断裂伸长率为500%～900%，135℃，10天老化后抗张强度15Mpa～39Mpa，断裂伸长率为400%～800%，电缆介质损耗角正切值20℃条件下不大于5×10-4，90℃条件下不大于10×10-4。通过控制挤出机的挤出塑化、生产线速，螺杆转速，绝缘厚度和挤出电流稳定性能够保证电缆良好的可加工性能和运行可靠性，更好地应用于中压交流电力电缆，该方案也得到有效试验验证。
下面通过实施例详细描述本发明：
实施例
（1）对1000kg聚丙烯电缆料（奥地利北欧化工BA213E：LG 化学LC 670：BASF的抗氧剂1010分别为850kg、100 kg 、50 kg）在三层共挤挤出机上挤出加工绝缘线芯，随着导线逐渐向前移动，挤出机将电缆料均匀地输出，形成包覆导体的结构。其中螺杆直径为60mm的内屏挤出机温度设定6段温度依次为80℃、100℃、160℃、180℃、195℃、200℃，在导体上最先挤出，形成均匀的内屏蔽，保障电缆导体平滑无凸起；其次，螺杆直径为150mm的绝缘挤出机设定80℃、110℃、160℃、180℃、195℃、195℃、200℃、205℃八个温度，可以控制螺杆转速出料量保证电缆绝缘层的厚度，多段温度的设定能够保证电缆绝缘料完全塑化熔融，以免产生结块等影响绝缘性能；最后，螺杆直径为75mm的外屏挤出机温度设定六段温度依次为80℃、110℃、160℃、180℃、195℃、205℃，直接覆盖外屏蔽电缆料，保证电缆外表面的光滑，以免产生尖端放电，挤出速度由3m/min以1m/min的增量逐渐加大至11m/min，控制绝缘厚度，制得聚丙烯绝缘电缆；
（2）取2～5 mg电缆绝缘试样，在液氮冷却下进行差示扫描量热分析，然后以10℃/min的降温速率从室温降至-40℃，寻找玻璃化转变产生的热流拐点；
按照标准 GB/T 1040.3，对空气烘箱中老化前后的聚丙烯绝缘电缆试样进行拉伸试验，测量抗张强度和断裂伸长率；
采用Concept 80型宽带介电谱仪测量聚丙烯绝电缆样片的介电常数和介质损耗角正切值（tanδ）随温度的变化关系，电缆介质损耗角正切值20℃和90℃的值。
对比例
对1000kg商用XLPE进行挤出加工，在电缆挤出机上进行验证，其中，螺杆直径为60mm的内屏挤出机温度设定5段温度依次为80℃、90℃、100℃、110℃、120℃，在导体上最先挤出，形成均匀的内屏蔽，保障电缆导体平滑无凸起；其次，螺杆直径为150mm的绝缘挤出机设定80℃、90℃、100℃、110℃、120℃五段温度，可以调节螺杆转速以控制出料量，从而保证电缆绝缘层的厚度，多段温度的设定能够保证电缆绝缘料完全塑化熔融，以免产生结块等影响绝缘性能；最后，螺杆直径为75mm的外屏挤出机温度设定五段温度依次为80℃、90℃、100℃、110℃、120℃，挤出速度由3m/min以1m/min的增量逐渐加大至11 m/min，匹配螺杆转速，控制内、外屏蔽层和绝缘层的厚度；
取2～5 mg商用XLPE试样，在液氮冷却下进行差示扫描量热分析，然后以10 ℃/min的降温速率从室温降至-40℃，寻找玻璃化转变产生的热流拐点：
按照标准 GB/T 1040.3，对空气烘箱中老化前后的商用XLPE进行拉伸试验，测量抗张强度和断裂伸长率；
采用Concept 80型宽带介电谱仪测量商用XLPE样片的介电常数和介质损耗角正切值（tanδ）随温度的变化关系，电缆介质损耗角正切值20℃和90℃的值。
试验例
利用挤出机设定不同的加工条件，对实施例和对比例中的电缆绝缘料进行挤出加工，但是挤出机的温度设定有所不同，对比聚丙烯绝缘电缆生产过程中的绝缘厚度，线芯波动和电流变化，结果如表1所示：
表1
通过表1的结果可以看出，挤出温度对于过程中的电流变化影响非常大，聚丙烯电缆相较传统的XLPE绝缘电缆，在挤出过程中挤出机的电流较大，而且生产的最大线速显著提升，这是由于电缆挤出加工温度提高，塑化过程很快，而且在冷却后绝缘线芯上无竹节现象。从加工的整体性能上，聚丙烯绝缘（实施例）挤出过程中相比对比例中的传统XLPE而言，能满足电缆圆整度的规定（偏心度小于15%），并且不需要高温交联过程，因此在绝缘挤出后可以直接进行冷却，最大生产线速能够显著增大，显著提升了生产效率并大大降低了能耗。
测试例2
按照实施例和对比例的方法制造电缆制后进行取样，分析测试绝缘电缆相分布的平均尺寸、玻璃化转变产生的热流拐点、拉伸试验/抗张强度和断裂伸长率、介电常数和介质损耗角正切值（tanδ）（20℃和90℃）的值如表2所示。
表2
绝缘电缆的关键性能在于玻璃化转变温度、老化前后拉伸强度和断裂伸长率的变化以及高温介质损耗的变化，通过对比发现，本实施例能够有效满足聚丙烯绝缘电缆的在实际应用中的性能需求，并且在电气性能和机械强度上优于传统XLPE绝缘电缆的性能指标。
本实施例制备的电缆经过了长期正常工作温度105℃的考核（图2），并能够满足电缆250℃短路温度的要求。按照GB/T 18889第11条进行导体热稳定性试验，测得的瞬时过程升温如图3所示。
此外，对5根本实施例1中制备的电缆进行了180天的长期电-热老化试验，并每隔45天进行取样测试，结构性能表明电缆满足长期稳定运行的特征需要，试验过程中对电缆绝缘取样击穿数据如图4。
从图2-4可以看出，聚丙烯绝缘电力电缆在短路试验、长期稳定性试验测试中均能保证稳定可靠，充分验证了本发明制备的聚丙烯绝缘电缆良好的长期耐热、抗冲击的性能。
综上，本发明的有益效果如下：
（1）本发明能够有效保证聚丙烯绝缘电缆的生产制造和加工稳定性，从电缆料的性能、加工工艺和电缆整体性能上保证了电缆产品的可靠性，能够更好的应用于电力系统中；
（3）本发明选用的聚丙烯绝缘材料属于热塑性材料，可以重复回收利用，更加的绿色环保，并且在制备过程中不需要进行交联，节约了大量生产成本和时间，很好的克服了目前常用的交联聚乙烯电缆绝缘料无法回收以及大量使用交联剂造成的环保问题；
（4）采用本发明所述的聚丙烯绝缘材料制备得到的绝缘电缆具有优异的电性能和绝缘性能，在23℃下，电缆绝缘层材料的体积电阻率可达到4.2×1015Ω.m，交流击穿强度可达到40 kV/mm，介质损耗因数可达到2.4×10-4，并且老化前后其电性能和绝缘性能基本维持不便，可以很好的作为中压交流电缆绝缘层在电力电缆中进行应用；
（5）本发明所述的新型电缆生产中无需额外添加任何功能助剂，进一步简化了聚丙烯电缆制备的工艺步骤，大大降低了电力电缆的制造成本。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
以第一预设速度将聚丙烯电缆料挤出至以第二预设速度移动的导体的表面，以在所述导体表面自内向外同时形成内屏蔽层、绝缘层和外屏蔽层，从而制得聚丙烯电缆线芯；
对上述形成的所述聚丙烯电缆线芯进行水冷、塑化成型，制得聚丙烯电缆。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法，其特征在于，所述第一预设速度为1-20rpm，所述第二预设速度为1~12 m/min。
3.根据权利要求2所述的聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法，其特征在于，所述第一预设速度从0线性增加至1-20 rpm；所述第二预设速度达到3m/min时，以预设增量线性增加至11m/min。
4.根据权利要求3所述的聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法，其特征在于，所述第一预设速度从0开始，以2 rpm的增量线性增加至20 rpm；所述第二预设速度从3m/min开始，以1m/min的增量线性增加至12m/min。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法，其特征在于，所述电缆料分别经80-200℃、80-205℃和80-200℃的环境温度加热后，同时挤出至所述导体表面，形成内屏蔽层、绝缘层和外屏蔽层。
6.根据权利要求5所述的聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法，其特征在于，所述电缆料依次经80℃、100℃、160℃、180℃、195℃、200℃六个环境温度加热挤出至所述导体表面形成所述内屏蔽层。
7.根据权利要求5所述的聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法，其特征在于，所述电缆料依次经80℃、110℃、160℃、180℃、195℃、205℃六个环境温度加热挤出至所述导体表面形成所述外屏蔽层。
8.根据权利要求5所述的聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法，其特征在于，所述电缆料依次经80℃、110℃、160℃、180℃、190℃、195℃、200℃、205℃八个环境温度加热挤出至所述导体表面形成所述绝缘层。
9.根据权利要求1所述的聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法，其特征在于，当制备绝缘层厚度为10-15mm的聚丙烯电缆时，采用的绝缘层挤出机的螺杆直径为140-160mm。
10.一种采用所述权利要求1-9中任一项所述的制造方法制得的聚丙烯绝缘电力电缆。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311109783.2A CN116864235A (zh) | 2023-08-31 | 2023-08-31 | 聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法及由该方法制造的电缆 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311109783.2A CN116864235A (zh) | 2023-08-31 | 2023-08-31 | 聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法及由该方法制造的电缆 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116864235A true CN116864235A (zh) | 2023-10-10 |
Family
ID=88234412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311109783.2A Pending CN116864235A (zh) | 2023-08-31 | 2023-08-31 | 聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法及由该方法制造的电缆 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116864235A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160233007A1 (en) * | 2013-09-23 | 2016-08-11 | Prysmian S.P.A. | Lightweight and flexible impact resistant power cable and process for producing it |
| CN114783658A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-07-22 | 国网智能电网研究院有限公司 | 一种聚丙烯绝缘线芯及其制备方法 |
| CN115910491A (zh) * | 2022-01-27 | 2023-04-04 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种聚丙烯电缆的加工制造方法 |
| CN115938674A (zh) * | 2023-01-18 | 2023-04-07 | 杭州电缆股份有限公司 | 一种聚丙烯绝缘电力电缆及其生产工艺 |
| WO2023116194A1 (zh) * | 2021-12-22 | 2023-06-29 | 中天科技海缆股份有限公司 | 一种挤塑机及聚丙烯绝缘电缆的制造方法 |
-
2023
- 2023-08-31 CN CN202311109783.2A patent/CN116864235A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160233007A1 (en) * | 2013-09-23 | 2016-08-11 | Prysmian S.P.A. | Lightweight and flexible impact resistant power cable and process for producing it |
| WO2023116194A1 (zh) * | 2021-12-22 | 2023-06-29 | 中天科技海缆股份有限公司 | 一种挤塑机及聚丙烯绝缘电缆的制造方法 |
| CN115910491A (zh) * | 2022-01-27 | 2023-04-04 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种聚丙烯电缆的加工制造方法 |
| CN114783658A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-07-22 | 国网智能电网研究院有限公司 | 一种聚丙烯绝缘线芯及其制备方法 |
| CN115938674A (zh) * | 2023-01-18 | 2023-04-07 | 杭州电缆股份有限公司 | 一种聚丙烯绝缘电力电缆及其生产工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2023116194A1 (zh) | 一种挤塑机及聚丙烯绝缘电缆的制造方法 | |
| US6482386B2 (en) | Carbon blacks useful in wire and cable compounds | |
| CN103122148B (zh) | 风力发电耐扭曲软电缆用耐热硅橡胶绝缘料及其制备方法 | |
| JP5201567B2 (ja) | 架橋性ポリエチレン組成物からなる管 | |
| CN103396658B (zh) | 一种聚萘二甲酸乙二醇酯树脂组合物及其制备方法 | |
| CN111909453B (zh) | 一种同轴电缆用125℃低介电损耗热塑性聚丙烯绝缘组合物及其应用 | |
| CN108752750A (zh) | 一种环保型耐高温电力电缆保护管的配方及其制备方法 | |
| CN102558658B (zh) | 一种无卤半导电屏蔽电缆材料的制备方法 | |
| CN107767989A (zh) | 一种聚醚醚酮高压柔性直流输电光纤复合挤出电缆 | |
| CN109265791B (zh) | 一种高压直流电缆绝缘材料及其制备方法 | |
| CN116864235A (zh) | 聚丙烯绝缘电力电缆的制造方法及由该方法制造的电缆 | |
| CN102898718B (zh) | 一种35kv电缆用非eva基材交联型半导电外屏蔽料及其制备 | |
| CN103059378B (zh) | 磁悬浮馈电电缆用绝缘交联聚乙烯组合物制备及其应用 | |
| CN107680734A (zh) | 中压26/35kV及以下PP电力电缆的制备工艺 | |
| CN115312271B (zh) | 一种中压聚丙烯绝缘线芯的三层共挤生产方法 | |
| CN115322497B (zh) | 防潮型耐热聚氯乙烯电缆护套料和其制备方法与应用以及电缆护套、电线电缆 | |
| CN103113704A (zh) | 耐110℃高温的硅烷自然交联聚乙烯电缆料的制备方法 | |
| CN110591216A (zh) | 导电聚丙烯电力电缆用屏蔽料 | |
| CN108395610A (zh) | 一种碳纳米管半导体屏蔽料及其制备方法 | |
| CN101667470A (zh) | 一种聚醚醚酮薄膜绕包-高温烧结绝缘导体及其生产工艺 | |
| JP3699514B2 (ja) | 架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルおよびその製造方法 | |
| CN109243714A (zh) | 一种防潮同轴电缆及其制造工艺 | |
| CN219435567U (zh) | 一种中低压改性聚丙烯绝缘电力电缆及其生产线 | |
| CN115678228B (zh) | 一种抗静电液晶性树脂组合物及其薄膜制品 | |
| CN116396593B (zh) | 一种热塑性聚酯复合材料及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20231010 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |