CN117059328A - 基于低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的电力电缆制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的电力电缆的制造方法，包括步骤：1)制作线芯；2)取步骤1)制得线芯与填充共同绞合得到缆芯；3)在步骤2)制得线缆外依次包裹护套结构，步骤包括：3.1)制造铠装层；3.2)制造外绕包层；3.3)制造外护套层。所述步骤3)中：3.1)铠装层采用钢丝绞合制成；3.2)外绕包层是由两层非吸湿性带材重叠绕包构成；3.3)外护套层是由低烟无卤阻燃聚烯烃护套料挤包制得。本方法基于特定护套料制成电缆，延长电缆使用寿命、有效防止因护套破裂而导致电缆失去防护作用、防止因火灾而导致电缆整体烧毁、防止因火灾发生导致的二次伤害事故。
Description
技术领域
本技术方案具体是基于低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的电力电缆生产制造方法及电缆，属电线电缆技术领域，较多用于10kV及以下中压电力电缆的生产制造等。
背景技术
随着矿产资源被源源不断的开发，根据国家安全生产监督管理总局发布的MT818进行生产的常规动力电缆已难以满足现场实际工况需求。当火灾发生时，PVC护套燃烧而产生的氯化氢、一氧化碳、含苯环化合物和炭烟尘，对围困在矿井下的被救人员来说，存在巨大的安全隐患。而且面对竖井井筒或倾角45°及以上的井巷内，电缆安装敷设也会对电缆寿命产品较严重的影响。
发明内容
本技术方案主要在MT818基础性能的前提下进行发明创新，难点主要是具有高拉伸强度，高断裂伸长率，高阻燃低烟无卤阻燃聚烯烃材料开发。
本技术方案具体为：一种基于低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的电力电缆的制造方法，包括步骤：
1)制作绝缘线芯，备用；
2)取步骤1)制得绝缘线芯与填充共同绞合得到缆芯；
3)在步骤2)制得线缆外依次包裹护套结构，步骤包括：
3.1)制造铠装层；
3.2)制造外绕包层；
3.3)制造外护套层；
所述步骤1)中：
1.1)制作导体：
首先，取圆形铜杆在拉丝机上拉制成铜单线；
然后，采用绞线机将铜单丝分层绞合：铜单丝按照自内层到外层，分层绞合并逐层紧压；每层的每次紧压采用相应尺寸和角度的模具拉拔，单丝绞向从内至外按照S、Z、S设定，次外层单丝绞向为Z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；
1.2)制作绝缘线芯：
采用CCV生产线以三层共挤、干法交联、连续硫化的生产方式在导体外挤包导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层，制得绝缘线芯；绝缘线芯加工生产：
绝缘屏蔽层是由环保型过氧化物交联型半导电屏蔽料挤包制得；
绝缘层是由超洁净交联聚乙烯材料挤包制得；
绝缘屏蔽层是由环保型过氧化物交联型半导电屏蔽料挤包制得；
1.3)制得的绝缘线芯加热(加速绝缘中交联气体析出及消除绝缘的应力)。
1.4)包裹金属屏蔽层，步骤为：
采用铜带重叠绕包在经步骤1.3)处理的绝缘线芯外；
所述步骤2)中：
取多根步骤1)制得的线芯，与填充材料共同绞合成缆；
所述步骤3)中：
3.1)铠装层采用钢丝绞合制成；
3.2)外绕包层是由两层非吸湿性带材重叠绕包构成，绕包搭盖率范围为20～30％；
3.3)外护套层是由低烟无卤阻燃聚烯烃护套料挤包制得；
挤包护套料是采用挤塑机，挤塑机的第1～10温区的温度分别为：120～125℃、130～140℃、130～140℃、140～150℃、140～150℃、140～150℃、145～155℃、145～155℃、145～155℃和145～155℃；
制成电缆的外径范围是60～100mm。
在步骤2)中，还包括附加步骤：附1)在缆芯外包裹内绕包层；附2)在内绕包层外包裹内护套层；
所述步骤附1)中，内绕包层是由两层非吸湿性带材重叠绕包构成，绕包搭盖率范围为20～30％；
所述步骤附2)中，内护套层是由低烟无卤阻燃聚烯烃护套料挤包制得。
技术原理说明：
本技术方案选用了导体屏蔽和绝缘屏蔽为环保型过氧化物交联型半导电屏蔽料，其主要成分为聚烯烃基料、导电炭黑、抗氧化物、抗铜剂等。绝缘为以低密度聚乙烯为基料，过氧化物为交联剂的35kV及以下交联聚乙烯环保型绝缘料，很好地保证了电缆本体的重要电气性能指标——局部放电(1.73Uo)电压下，无任何由被试电缆产生的超过声明试验灵敏度(5pC)的可检测出的放电)。
MT/T 818.11－2009标准规定：在1.73Uo下，应无任何由被试电缆产生的超过声明试验灵敏度(10pC或更优)的可检测到的放电。
交联聚乙烯绝缘层的热延伸试验：空气温度200±3℃；负荷时间15min；机械应力20N/cm2。负载下交联聚乙烯绝缘最大伸长率不大于130％(优于MT/T818.11－2009标准负载下交联聚乙烯绝缘最大伸长率不大于175％指标要求)。
绝缘tgδ试验(试样加热至导体温度超过电缆正常运行时导体最高温度5℃到10℃)不大于5×10－4(优于MT/T 818.11－2009标准不大于80×10－4指标要求)。
本发明的电缆生产制造方法中，大截面导体，采用多层紧压结构，减小导体外径；绝缘厚度均匀，偏心度不大于5％；金属屏蔽电气性能优异，局部放电小，长时间可靠电气保障，结构上选择了导体屏蔽和绝缘屏蔽，选用材料为环保型过氧化物交联型半导电屏蔽料，其主要成分为聚烯烃基料、导电炭黑、抗氧化物、抗铜剂等，绝缘为以低密度聚乙烯为基料，过氧化物为交联剂的35kV及以下交联聚乙烯环保型绝缘料。
导体屏蔽为挤包交联半导电层，半导电层均匀地包覆在导体上，表面光滑，无明显绞线凸纹，无尖角、颗粒、烧焦或擦伤的痕迹。
半导电绝缘屏蔽为挤包交联半导电层，半导电层均匀地包覆在绝缘上，表面光滑，无尖角、颗粒、烧焦或擦伤的痕迹。
交联聚乙烯绝缘结构、性能符合MT/T 818.11－2009标准和技术规范要求。交联反应基本原理：1、交联剂受热分解生成活性游离基；2、活性游离基与聚乙烯分子链发生反应而使聚乙烯分子链活化；3、活化聚乙烯分子链互相反应交联而生成交联聚乙烯。
绝缘线芯导体屏蔽、绝缘、半导电绝缘屏蔽采用三层共挤，全封闭干式化学交联生产工艺。生产设备采用具有国际先进水平的三层共挤干式化学交联生产线，电缆导体屏蔽、绝缘、半导电绝缘屏蔽在一个三层共挤机头内挤出完成，保证电缆绝缘净化程度和挤出制品质量，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/T 22078规定要求。
缆芯采用与电缆运行温度相适应的非吸湿性填充材料，紧密无空隙，并保证在成品电缆段附加老化试验后不粉化。三芯成缆后外型圆整。
内护套采用挤包型，提升电缆防水性能和机械防护性能。
铠装层由金属丝构成。金属丝为镀锌钢丝，金属丝有效确保了电缆纵向抗拉力性能。
外护套层的护套料是低烟无卤阻燃聚烯烃材料，在火灾时电缆能阻止火焰的蔓延、发烟少以及没有卤素气体释放，外护套材料与电缆运行温度相适应。
本方法的护套配方料及优点：少量的EVM可以促进材料在燃烧过程中炭层形成，炭层可以起到隔绝氧气和热量由燃烧区向未燃烧区的传递，从而提高材料阻燃性能；茂金属线性低密度聚乙烯因其分子量分布窄，可以确保材料具备优异的机械性能；氢氧化镁与勃姆石分解温度分别为330℃以及500℃，不同的分解温度可以确保两种材料复配使用时起到分段阻燃的作用；通过将纳米黏土以阻燃母粒的方式加入到材料中，再搭配往复式生产工艺，确保纳米黏土与高分子材料之间形成剥离态插层结构，燃烧时可形成硬度较高、致密多孔的炭层，进一步增强了材料的阻燃性能。
本发明创造的有益效果是：提升了外护套机械性能，应对复杂的矿井环境，延长电缆使用寿命；提升了外护套抗开裂性能，有效防止因护套破裂而导致电缆失去防护作用；提升电缆阻燃性能，防止因火灾而导致电缆整体烧毁。确保电缆基本功能正常，采用低烟无卤材料，防止因火灾发生导致的二次伤害事故。
本电缆的特点是，可应用于竖井井筒或倾角45°及以上的井巷内，符合煤矿井下与非煤矿矿井下电气施工电缆建设需求。
大截面导体，采用多层紧压结构，减小导体外径；绝缘厚度均匀，偏心度不大于5％；金属屏蔽电气性能优异，局部放电小，长时间可靠电气保障，很好地保证了电缆本体的重要电气性能指标，满足了电缆长期、可靠、安全运行。
附图说明
图1是本实施例方法的流程示意图；
图2是本实施例方法制成电缆的径向截面示意图，
图中：1、导体；2、导体屏蔽层；3、绝缘层；4、绝缘屏蔽层；5、金属屏蔽层；6、填充材料；7、内绕包层；8、内护套层；9、铠装层；10、外绕包层；11、外护套层。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本技术方案进一步说明如下：
以图2的电缆制造方法为例，本发明的一种基于低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的电力电缆的制造方法，(参考图1)包括步骤：
1)制作线芯，备用；
2)取步骤1)制得线芯与填充共同绞合得到缆芯；
3)在步骤2)制得线缆外依次包裹护套结构，步骤包括：
3.1)制造铠装层；
3.2)制造外绕包层；
3.3)制造外护套层；
所述步骤1)中：
1.1)制作导体：
首先，取圆形铜杆在拉丝机上拉制成铜单线；
然后，采用绞线机将铜单丝分层绞合：铜单丝按照自内层到外层，分层绞合并逐层紧压；每层的每次紧压采用相应尺寸和角度的模具拉拔，单丝绞向从内至外按照S、Z、S设定，次外层单丝绞向为Z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；
1.2)制作绝缘线芯：
采用CCV生产线以三层共挤、干法交联、连续硫化的生产方式在导体外挤包导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层，制得绝缘线芯；绝缘线芯加工生产：
绝缘屏蔽层是由环保型过氧化物交联型半导电屏蔽料挤包制得；
绝缘层是由超洁净交联聚乙烯材料挤包制得；
绝缘屏蔽层是由环保型过氧化物交联型半导电屏蔽料挤包制得；
1.3)制得的绝缘线芯加热(加速绝缘中交联气体析出及消除绝缘的应力)。
1.4)包裹金属屏蔽层，步骤为：
采用铜带重叠绕包在经步骤1.3)处理的绝缘线芯外；
所述步骤2)中：
取多根步骤1)制得的线芯，与填充材料共同绞合成缆；
所述步骤3)中：
3.1)铠装层采用钢丝绞合制成；
3.2)外绕包层是由两层非吸湿性带材重叠绕包构成，绕包搭盖率范围为20～30％；
3.3)外护套层是由低烟无卤阻燃聚烯烃护套料挤包制得；
挤包护套料是采用挤塑机，挤塑机的第1～10温区的温度分别为：120～125℃、130～140℃、130～140℃、140～150℃、140～150℃、140～150℃、145～155℃、145～155℃、145～155℃和145～155℃；
制成电缆的外径范围是60～100mm。
以上步骤支撑电缆为线芯+铠装层+外绕包层+外护套层的结构。
进一步的，在步骤2)中，还包括附加步骤：附1)在缆芯外包裹内绕包层；附2)在内绕包层外包裹内护套层；
所述步骤附1)中，内绕包层是由两层非吸湿性带材重叠绕包构成，绕包搭盖率范围为20～30％；
所述步骤附2)中，内护套层是由低烟无卤阻燃聚烯烃护套料挤包制得。
经过步骤附1)和附2)制成电缆的结构为线芯+内绕包层+内护套层+铠装层+外绕包层+外护套层的结构。
下面以8.7/10kV三芯电力电缆为例对本方法详细说明：
所述步骤1)中：
1.1)制作导体：
取直径Φ8mm铜杆拉制成直径Φ3.33mm铜单线，铜单丝公差要求3.33±0.01mm，铜单丝延伸率≥35％，铜单丝电阻率不超过0.017241Ω·mm2/m；
采用绞线机将铜单丝分层绞合：铜单丝按照自内层到外层，依次为1根、6根、12根和18根单丝排列，分成四层经过三次紧压，每层紧压紧压依次分配：6盘线盘、12盘线盘和18盘线盘；
每层每次紧压采用相应尺寸和角度的模具拉拔，单丝绞向从内至外按照S、Z、S设定，次外层单丝绞向为Z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；
制得导体为：20℃导体直流电阻＜0.0601Ω/km；导体称重截面积是295mm2；导体外径是20.6±0.2mm；
1.2)制作绝缘线芯：
采用三层共挤、干法交联、连续硫化的生产方式挤包制成导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层，得到绝缘线芯；绝缘线芯采用CCV生产线加工生产：
绝缘屏蔽层：绝缘屏蔽层是由环保型过氧化物交联型半导电屏蔽料挤包制得(材料是陶氏化学公司的HFDA-0693BK过氧化物交联型半导电屏蔽料)，绝缘屏蔽层的标称厚度是1.0mm；
绝缘屏蔽层的挤包采用Φ80挤出机，机头滤网采用四层，它们分别为20目、120目、80目和20目；挤出机的第1～8温区的温度分别为：80℃、100℃、110℃、112℃、112℃、115℃、116℃和118℃，挤出机的螺杆转速是9.6转/分钟，挤出压力是345bar；
绝缘层：绝缘层是由超洁净交联聚乙烯材料挤包制得(材料是陶氏化学公司的HFDB-4201过氧化物交联聚乙烯绝缘料)，绝缘层的标称厚度是4.5mm；
绝缘层的挤包采用Φ200挤出机，机头滤网采用七层，它们分别为20目、80目、150目、300目、150目、80目和20目，挤出机的第1～8温区的温度分别为：116℃、118℃、118℃、118℃、118℃、118℃、118℃和120℃，挤出机的螺杆转速是6.0转/分钟，挤出压力是220bar；
导体屏蔽层：导体屏蔽层是由环保型过氧化物交联型半导电屏蔽料挤包制得(材料是陶氏化学公司的HFDA-0587BK过氧化物交联型半导电屏蔽料)，导体屏蔽层的标称厚度是0.8mm；
导体屏蔽层的挤包采用Φ80挤出机，机头滤网采用四层，它们分别为20目、120目、80目和20目；挤出机的第1～8温区的温度分别为：80℃、100℃、110℃、112℃、112℃、115℃、116℃和118℃，挤出机的螺杆转速是8.1转/分钟，挤出压力是425bar；
三层共挤的模具尺寸分别为：Φ21.3mm、Φ22.9mm和Φ45.0mm；
生产线平均速度5.5±0.3m/min；
1.3)制得的绝缘线芯放入70±2℃烘房处理120h，起始时间从绝缘线芯表面温度达到68℃开始计算；
1.4)包裹金属屏蔽层，步骤为：
采用厚度是0.10mm、宽度是40mm的铜带重叠绕包在经步骤1.3)的绝缘线芯外；绕包的重叠率为15％～17％；绕包后的线缆外径是33.0±0.1mm；
制造过程中，控制牵引机下压力使生产过程中的电缆处于同一个水平高度，牵引机上压力为0.10～0.15MPa，涨紧压力为0.35～0.45MPa，收线张力是1500～3000N；所述铜带符合GB/T 11091规定，铜带的电阻率不超过0.017241Ω·mm2/m。
所述步骤2)中，取三根步骤1)制得的绝缘线芯以及填充材料绞合；
成缆方向是右向；成缆方式是采用退扭式成缆，成缆节径比范围为:25～35倍，涨力设置不大于20kN；
填充材料是非吸湿性聚丙烯网状撕裂纤维，该材料的要求是经100℃±2℃，240h老化，不出现脆化现象；
填充后缆芯圆整度达95％以上。
步骤附1)中，内绕包层是由低烟无卤阻燃带绕包制成；低烟无卤阻燃带的氧指数是70％以上，低烟无卤阻燃带的规格为厚度0.2mm×宽度65mm，绕包搭盖宽度是5～8mm；绕包后外径是74.0±2mm；
步骤附2)中，内护套层是由低烟无卤阻燃聚烯烃护套料挤包制得(材料为临海市亚东特种电缆料厂的HW495(B1)低烟无卤阻燃料)；内护套层的标称厚度是2.8mm，符合MT/T818标准规定要求；内护套层的外径为79.0±2mm；
内护套层的挤包采用Φ150挤塑机，挤塑机的第1～10温区的温度分别为：122℃、135℃、135℃、140℃、145℃、145℃、150℃、150℃、150℃和155℃；挤塑机的螺杆转速是8.0转/分钟，挤出电流350A。
所述步骤3.1)中，铠装层采用镀锌钢丝绞合制成，镀锌钢丝的直径是4.0mm，节径比控制范围12～15；绕包后线缆的外径是87.0±2mm；制造过程中，控制牵引机下压力使生产过程中的电缆处于同一个水平高度，牵引机上压力为0.30～0.50MPa，涨紧压力为1.0～1.2MPa，收线张力2500～4000N；
镀锌钢丝的抗拉强度不小于400N/mm2，伸长率不小于15％，扭转试验次数≥15，镀锌钢丝锌层重量≥270g/m2；
所述步骤3.2)中，外绕包层材料采用玻璃纤维带基材的低烟无卤阻燃带；低烟无卤阻燃带的氧指数是70％以上；低烟无卤阻燃带的规格为厚0.2mm×宽65mm，绕包搭盖宽度5～8mm；
所述步骤3.3)中，外护套层的标称厚度是3.9mm；制得电缆整体外径为95.0±2mm。
本例中，步骤3.3)使用低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的配方(重量计)：乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)40～55份，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVM)15～25份，弹性体10～20份，茂金属线性低密度聚乙烯15～25份，抗氧剂0.5～1.5份，润滑剂0.3～0.8份，氢氧化镁50～90份，勃姆石30～50份，纳米黏土0.5～2份；
相应的：挤塑机的第1～10温区的温度分别为：120～125℃、130～140℃、130～140℃、140～150℃、140～150℃、140～150℃、145～155℃、145～155℃、145～155℃和145～155℃，挤塑机的螺杆转速是10～16转/分钟。
本电缆制造方法还适用于其它护套料，以临海市亚东特种电缆料厂的HW4612-2低烟无卤阻燃聚烯烃护套料来说，挤塑机的第1～10温区的温度分别为：120～125℃、130～140℃、130～140℃、140～150℃、140～150℃、140～150℃、145～155℃、145～155℃、145～155℃和145～155℃，挤塑机的螺杆转速是8～12转/分钟。
本例的的步骤3.3)中，低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的具体采用如下配方(重量份数)：
| 配方组份 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| EVA | 45 | 45 | 50 |
| EVM | 15 | 20 | 20 |
| 弹性体 | 20 | 20 | 20 |
| 茂金属线性低密度聚乙烯 | 25 | 25 | 25 |
| 相容剂 | 10 | 8 | 10 |
| 润滑剂 | 3 | 3 | 3 |
| 抗氧剂 | 1 | 2 | 1.5 |
| 氢氧化镁 | 45 | 70 | 60 |
| 勃姆石 | 45 | 20 | 30 |
| 纳米黏土 | 1 | 1.5 | 1 |
护套料的具体制备按二步法进行。第一步：将纳米黏土与EVA以1：4的比例经双螺杆挤出机制备阻燃母粒。第二步：按表中配比，所有原材料经上辅机精确称量后进入搅拌室搅拌，搅拌叶转速20r/min，搅拌时间3min；搅拌完成后，混合料经往复式单螺杆挤出机进行挤出造粒。其中单螺杆转速40r/min，各区温度设定为120～150℃，控制出料温度155～165℃，即得护套料。
本护套料的使用是采用Φ150挤塑机，挤塑机的第1～10温区的温度分别为：126℃、140℃、148℃、150℃、150℃、152℃、153℃、153℃、154℃和155℃，挤塑机的螺杆转速是12.0转/分钟，挤出电流是350A。
作为对比例：外护套层是由临海市亚东特种电缆料厂的HW4612-2低烟无卤阻燃聚烯烃护套料挤包制得，挤包护套料是采用挤塑机，挤塑机的第1～10温区的温度分别为：120℃、130℃、130℃、140℃、140℃、145℃、145℃、145℃、145℃和150℃，挤塑机的螺杆转速是8转/分钟。
上述各例基于低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的电力电缆的性能检测数据如表1所示。
表1各例所得低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的性能检测数据
综上，本案的低烟无卤阻燃聚烯烃护套料拉伸强度达到15MPa以上，断裂伸长率达到350％以上，制备工艺简单，可操作性强。
本案中，通过以上配方制备出质轻、柔软、机械性能优良、使用寿命长、阻燃性能高的低烟无卤型护套料。
本护套料中：
1、EVM因其分子链结构中具有酯基，可以促进其在燃烧过程中炭层形成，炭层可以起到隔绝氧气和热量由燃烧区向未燃烧区的传递，从而提高材料阻燃性能；
2、本发明茂金属线性低密度聚乙烯因其分子量分布窄，分子链之间有足够大作用力，可以确保材料具备优异的机械性能；
3、本发明中氢氧化镁与勃姆石分解温度分别为330℃以及500℃，不同的分解温度可以确保两种材料复配使用时起到分段阻燃的作用；
4、本发明通过将纳米黏土以阻燃母粒的方式加入到材料中，再搭配往复式生产工艺，确保纳米黏土与高分子材料之间形成剥离态插层结构，燃烧时可形成硬度较高、致密多孔的炭层，进一步增强了材料的阻燃性能。)
本电缆制造方法制成电缆如图2，电缆的结构包括缆芯以及包裹在缆芯外的护套结构。护套结构包括自内而外的铠装层9、外绕包层10和外护套层11。缆芯由多根线芯及填充材料6绞合构成；线芯的结构为：由内而外依次为导体1、导体屏蔽层2、绝缘层3、绝缘屏蔽层4和金属屏蔽层5。
本方法的绝缘线芯制造过程中，生产线平均速度5.5±0.3m/min，绝缘层表面光滑，无尖角、颗粒、烧焦、压伤及擦伤等痕迹。
绝缘层偏心度：(tmax-tmin)/tmax≤5％
绝缘层热收缩：绝缘线芯放入烘箱130°、6h，绝缘收缩不大于4％；
绝缘层热延伸试验：负载下最大伸长率≤100％，冷却后永久伸长率≤15％；
绝缘层微孔、杂质试验：
大于0.05mm的微孔：无
0.025mm～0.05mm的微孔：≤18个/10cm3
大于0.125mm的不透明杂质：无
0.05mm～0.125mm的不透明杂质≤6个/10cm3
大于0.16mm的半透明物：无
本例中，外护套层是由低烟无卤阻燃聚烯烃护套料挤包制得；外护套层的标称厚度是3.9mm，符合MT/T 818标准规定要求；制得电缆整体外径为95.0±2mm；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。
本方法的的低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的拉伸强度≥15MPa，断裂伸长率≥350％。经老化试验后(试验温度100℃，240h)，其拉伸强度与断裂伸长率的变化率≤±25％的护套料；
本例中，外护套层的挤包护套料是采用Φ150挤塑机，挤塑机的第1～10温区的温度分别为：126℃、140℃、148℃、150℃、150℃、152℃、153℃、153℃、154℃和155℃，挤塑机的螺杆转速是12.0转/分钟，挤出电流是350A。
经过检测，本方法之制成电缆的性能特点包括：
(1)系统额定电压Uo/U：8.7/10kV、最高工作电压Um：12kV；
(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)局部放电试验指标：1.73U0(45kV)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(45kV，声明试验灵敏度小于5pC，优于国家标准规定的10pC)；
(5)绝缘结构尺寸：偏心度(tmax-tmin)/tmax≤5％，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≤15％要求)；
(6)工频耐压试验：施加3.5Uo(30.5kV)电压，持续5min绝缘不击穿；
(7)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)；
(9)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 22078标准要求；
大于0.05mm的微孔：无
0.025mm～0.05mm的微孔：≤18个/10cm3
大于0.125mm的不透明杂质：无
0.05mm～0.125mm的不透明杂质≤6个/10cm3
大于0.16mm的半透明物：无
(10)外护套老化前机械性能：拉伸强度≥15MPa，断裂伸长率≥350％。经老化试验后(试验温度100℃，240h)，其拉伸强度与断裂伸长率的变化率≤±25％。
Claims (7)
1.一种基于低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的电力电缆的制造方法，其特征是包括步骤：
1)制作线芯，备用；
2)取步骤1)制得线芯与填充共同绞合得到缆芯；
3)在步骤2)制得线缆外依次包裹护套结构，步骤包括：
3.1)制造铠装层；
3.2)制造外绕包层；
3.3)制造外护套层；
所述步骤1)中：
1.1)制作导体：
首先，取圆形铜杆在拉丝机上拉制成铜单线；
然后，采用绞线机将铜单丝分层绞合：铜单丝按照自内层到外层，分层绞合并逐层紧压；每层的每次紧压采用相应尺寸和角度的模具拉拔，单丝绞向从内至外按照S、Z、S设定，次外层单丝绞向为Z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；
1.2)制作绝缘线芯：
采用CCV生产线以三层共挤、干法交联、连续硫化的生产方式在导体外挤包导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层，制得绝缘线芯；绝缘线芯加工生产：
绝缘屏蔽层是由环保型过氧化物交联型半导电屏蔽料挤包制得；
绝缘层是由超洁净交联聚乙烯材料挤包制得；
绝缘屏蔽层是由环保型过氧化物交联型半导电屏蔽料挤包制得；
1.3)制得的绝缘线芯加热；
1.4)包裹金属屏蔽层，步骤为：
采用铜带重叠绕包在经步骤1.3)处理的绝缘线芯外；
所述步骤2)中：
取多根步骤1)制得的线芯，与填充材料共同绞合成缆；
所述步骤3)中：
3.1)铠装层采用钢丝绞合制成；
3.2)外绕包层是由两层非吸湿性带材重叠绕包构成，绕包搭盖率范围为20～30％；
3.3)外护套层是由低烟无卤阻燃聚烯烃护套料挤包制得；
挤包护套料是采用挤塑机，挤塑机的第1～10温区的温度分别为：120～125℃、130～140℃、130～140℃、140～150℃、140～150℃、140～150℃、145～155℃、145～155℃、145～155℃和145～155℃；
制成电缆的外径范围是60～100mm。
2.根据权利要求1所述的基于低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的电力电缆的制造方法，其特征是在步骤2)中，还包括附加步骤：附1)在缆芯外包裹内绕包层；附2)在内绕包层外包裹内护套层；
所述步骤附1)中，内绕包层是由两层非吸湿性带材重叠绕包构成，绕包搭盖率范围为20～30％；
所述步骤附2)中，内护套层是由低烟无卤阻燃聚烯烃护套料挤包制得。
3.根据权利要求1或2所述的基于低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的电力电缆的制造方法，其特征是
所述步骤1)中：
1.1)制作导体：
取直径Φ8mm铜杆拉制成直径Φ3.33mm铜单线，铜单丝公差要求3.33±0.01mm，铜单丝延伸率≥35％，铜单丝电阻率不超过0.017241Ω·mm2/m；
采用绞线机将铜单丝分层绞合：铜单丝按照自内层到外层，依次为1根、6根、12根和18根单丝排列，分成四层经过三次紧压，每层紧压紧压依次分配：6盘线盘、12盘线盘和18盘线盘；
每层每次紧压采用相应尺寸和角度的模具拉拔，单丝绞向从内至外按照S、Z、S设定，次外层单丝绞向为Z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；
制得导体为：20℃导体直流电阻＜0.0601Ω/km；导体称重截面积是295mm2；导体外径是20.6±0.2mm；
1.2)制作绝缘线芯：
采用三层共挤、干法交联、连续硫化的生产方式挤包制成导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层，得到绝缘线芯；绝缘线芯采用CCV生产线加工生产：
绝缘屏蔽层：绝缘屏蔽层是由环保型过氧化物交联型半导电屏蔽料挤包制得，绝缘屏蔽层的标称厚度是1.0mm；
绝缘屏蔽层的挤包采用Φ80挤出机，机头滤网采用四层，它们分别为20目、120目、80目和20目；挤出机的第1～8温区的温度分别为：80℃、100℃、110℃、112℃、112℃、115℃、116℃和118℃，挤出机的螺杆转速是9.6转/分钟，挤出压力是345bar；
绝缘层：绝缘层是由超洁净交联聚乙烯材料挤包制得，绝缘层的标称厚度是4.5mm；
绝缘层的挤包采用Φ200挤出机，机头滤网采用七层，它们分别为20目、80目、150目、300目、150目、80目和20目，挤出机的第1～8温区的温度分别为：116℃、118℃、118℃、118℃、118℃、118℃、118℃和120℃，挤出机的螺杆转速是6.0转/分钟，挤出压力是220bar；
导体屏蔽层：导体屏蔽层是由环保型过氧化物交联型半导电屏蔽料挤包制得，导体屏蔽层的标称厚度是0.8mm；
导体屏蔽层的挤包采用Φ80挤出机，机头滤网采用四层，它们分别为20目、120目、80目和20目；挤出机的第1～8温区的温度分别为：80℃、100℃、110℃、112℃、112℃、115℃、116℃和118℃，挤出机的螺杆转速是8.1转/分钟，挤出压力是425bar；
三层共挤的模具尺寸分别为：Φ21.3mm、Φ22.9mm和Φ45.0mm；
生产线平均速度5.5±0.3m/min；
1.3)制得的绝缘线芯放入70±2℃烘房处理120h，起始时间从绝缘线芯表面温度达到68℃开始计算；
1.4)包裹金属屏蔽层，步骤为：
采用厚度是0.10mm、宽度是40mm的铜带重叠绕包在经步骤1.3)的绝缘线芯外；绕包的重叠率为15％～17％；绕包后的线缆外径是33.0±0.1mm；
制造过程中，控制牵引机下压力使生产过程中的电缆处于同一个水平高度，牵引机上压力为0.10～0.15MPa，涨紧压力为0.35～0.45MPa，收线张力是1500～3000N；所述铜带符合GB/T 11091规定，铜带的电阻率不超过0.017241Ω·mm2/m。
4.根据权利要求1或2所述的基于低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的电力电缆的制造方法，其特征是所述步骤2)中，取三根步骤1)制得的绝缘线芯以及填充材料绞合；
成缆方向是右向；成缆方式是采用退扭式成缆，成缆节径比范围为:25～35倍，涨力设置不大于20kN；
填充材料是非吸湿性聚丙烯网状撕裂纤维，该材料的要求是经100℃±2℃，240h老化，不出现脆化现象；
填充后缆芯圆整度达95％以上。
5.根据权利要求2所述的基于低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的电力电缆的制造方法，其特征是所述步骤附1)中，内绕包层是由低烟无卤阻燃带绕包制成；低烟无卤阻燃带的氧指数是70％以上，低烟无卤阻燃带的规格为厚度0.2mm×宽度65mm，绕包搭盖宽度是5～8mm；绕包后外径是74.0±2mm；
所述步骤附2)中，内护套层是由低烟无卤阻燃聚烯烃护套料挤包制得；内护套层的标称厚度是2.8mm，符合MT/T 818标准规定要求；内护套层的外径为79.0±2mm；
内护套层的挤包采用Φ150挤塑机，挤塑机的第1～10温区的温度分别为：122℃、135℃、135℃、140℃、145℃、145℃、150℃、150℃、150℃和155℃；挤塑机的螺杆转速是8.0转/分钟，挤出电流350A。
6.根据权利要求1或2所述的基于低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的电力电缆的制造方法，其特征是所述步骤3.1)中，铠装层采用镀锌钢丝绞合制成，镀锌钢丝的直径是4.0mm，节径比控制范围12～15；绕包后线缆的外径是87.0±2mm；制造过程中，控制牵引机下压力使生产过程中的电缆处于同一个水平高度，牵引机上压力为0.30～0.50MPa，涨紧压力为1.0～1.2MPa，收线张力2500～4000N；
镀锌钢丝的抗拉强度不小于400N/mm2，伸长率不小于15％，扭转试验次数≥15，镀锌钢丝锌层重量≥270g/m2；
所述步骤3.2)中，外绕包层材料采用玻璃纤维带基材的低烟无卤阻燃带；低烟无卤阻燃带的氧指数是70％以上；低烟无卤阻燃带的规格为厚0.2mm×宽65mm，绕包搭盖宽度5～8mm；
所述步骤3.3)中，外护套层的标称厚度是3.9mm；制得电缆整体外径为95.0±2mm。
7.根据权利要求1或2所述的基于低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的电力电缆的制造方法，其乙烯-乙酸乙烯酯共聚物EVA40～55份，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物EVM15～25份，弹性体10～20份，茂金属线性低密度聚乙烯15～25份，抗氧剂0.5～1.5份，润滑剂0.3～0.8份，氢氧化镁50～90份，勃姆石30～50份，纳米黏土0.5～2份；
相应的：挤塑机的第1～10温区的温度分别为：120～125℃、130～140℃、130～140℃、140～150℃、140～150℃、140～150℃、145～155℃、145～155℃、145～155℃和145～155℃，挤塑机的螺杆转速是10～16转/分钟。
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| CN117649983B (zh) * | 2024-01-29 | 2024-03-29 | 江苏亨通华海科技股份有限公司 | 一种钢丝嵌入式线缆的制备工艺 |
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