CN117995467B - 一种环保型防鼠防白蚁超高压智能电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种环保型防鼠防白蚁超高压智能电缆，包括电缆芯，电缆芯的外部套设有导体屏蔽层，导体屏蔽层外周设有XLPE绝缘层，XLPE绝缘层外周设有绝缘屏蔽层，绝缘屏蔽层外周设有阻水层，阻水层外周设有波纹铝护套，波纹铝护套外周设有外层护套；外层护套内嵌设有多组导线匣，每组导线匣内均设有贴合的第一测试导线和第二测试导线，导线匣每间隔一段单位距离X设置有测试头，测试头分别连接第一测试导线和第二测试导线，第一测试导线在导线匣内可滑动，从测试头可将断裂的导线抽出，用于判断电缆是否遭受破坏，测试头上设有电阻检测点用于测量第一测试导线和第二测试导线的电阻，根据测量的结果定位电缆遭受破坏的位置。
Description
技术领域
本发明属于电缆领域，具体涉及一种环保型防鼠防白蚁超高压智能电缆。
背景技术
现有技术中，电缆遭受破坏的智能监测技术及定位技术比较普遍，主要用于保障电缆系统的安全稳定运行，及时发现潜在问题和迅速定位故障点。主要是通过以下关键技术和手段来实现的：1. 分布式光纤振动传感技术（Distributed Optical Fiber Sensing,DOFS）:利用光时域反射（OTDR）或其他光纤传感原理，分布式光纤振动传感器能够沿着整个电缆通道连续监测微小的振动信号，从而探测到外部挖掘、撞击等造成的电缆威胁，并通过信号分析识别破坏行为的位置。2. 热红外成像技术：热红外成像技术可以非接触、实时监测电缆表面温度分布，当电缆出现过热现象时，通过温度异常点的定位，可以预判可能出现的故障区域。3. 局部放电检测技术：通过对电缆系统施加高频脉冲或持续监测背景噪声，检测电缆绝缘材料内部局部放电信号，早期发现绝缘劣化等问题。4. 声磁同步检测法：结合声学和电磁场变化特征，通过声音和磁场的变化定位电缆故障点，特别适用于电缆接地、短路或闪络故障的定位。5. 高压电缆状态智能诊断及精确定位装置：集成了多种监测技术的高级系统，不仅可以监测电缆的电气性能参数，还可以通过先进的算法分析电缆的状态，精确找出故障发生的位置。6. 在线监测系统集成：如GZDW-100型高压电缆故障预警与精确定位系统，它能实时监控电缆的运行状态，包括温度、负荷、绝缘状况等，并能在出现异常时及时报警和精确定位。7. 智能预警电缆：内置感应器和通信模块的智能电缆可以自主感知温度、张力、振动等多维度信息，并通过物联网技术实时传输到数据中心进行分析，提前预警潜在的破坏风险。8. 移动式故障定位系统：便携式的电缆故障定位仪，通过发射脉冲或交流信号，测量返回波形，利用TDR（时域反射计）原理计算故障距离，实现快速准确的现场定位。但是上述技术的实现要么是需要付出较大的成本，浪费资源，要么无法在故障发生前进行定位，错过最佳修复时机，亟需提供一种更加智能的电缆，同时还兼具较强的防鼠蚁环保功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保型防鼠防白蚁超高压智能电缆，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种环保型防鼠防白蚁超高压智能电缆，包括电缆芯，所述电缆芯的外部套设有导体屏蔽层，所述导体屏蔽层外周设有XLPE绝缘层，所述XLPE绝缘层外周设有绝缘屏蔽层，所述绝缘屏蔽层外周设有阻水层，所述阻水层外周设有波纹铝护套，所述波纹铝护套外周设有外层护套；
所述外层护套内嵌设有多组导线匣，每组导线匣内均设有贴合的第一测试导线和第二测试导线，所述导线匣每间隔一段单位距离X设置有测试头，所述测试头分别连接第一测试导线和第二测试导线，第一测试导线在导线匣内可滑动，从测试头可将断裂的导线抽出，用于判断电缆是否遭受破坏，测试头上设有电阻检测点用于测量第一测试导线和第二测试导线的电阻，根据测量的结果定位电缆遭受破坏的位置，所述测试头外套设有可拆卸的测试头封堵件。
本方案中，多组导线匣设置在外层护套的表皮内，在外层护套内部等间距环绕设置，便于进行多角度检测。
进一步，配置所述第一测试导线为高电导率的导线，所述第二测试导线为低电导率的导线，并且第一测试导线的剪切强度低于第二测试导线的剪切强度。
进一步，第一测试导线为纯铜导线，第二测试导线为铁素体不锈钢导线。第一测试导线为纯本方案中，铜导线，纯铜导线具有高电导率：纯铜拥有极高的电导率，适合于要求低电阻损耗的场合。并且纯铜导线具有较低剪切强度：相较于一些合金材料，纯铜的机械强度相对较低，特别是剪切强度不如经过强化处理的合金材料；第二测试导线为铁素体不锈钢导线；铁素体不锈钢具有较高的强度和硬度，剪切强度较大，但其电导率远低于铜和铝，当电缆受到鼠蚁啃食或其它外力破坏时，第一测试导线由于其低剪切强度更容易断裂，第二测试导线由于其高剪切强度不容易断裂，测试时，可以将第一测试导线抽拉出来，测试电阻并定位损坏位置，配置第一测试导线为高电导率的导线，第二测试导线为低电导率的导线，电导率越大，使得定位更精确。
进一步，判断电缆是否遭受破坏，具体的，将几组导线匣一端的测试头进行固定，对几组导线匣另一端的测试头中的第一测试导线进行抽拉，如果其中有第一测试导线能被抽拉，则判断电缆遭受破坏，如果第一测试导线均不能被抽拉，则初步判断电缆未遭受破坏。
本方案中，当有鼠蚁啃食或其它外力破坏导致电缆损坏时，首先遭受破坏的是外层护套表皮和导线匣，当导线匣被破坏后，进一步其内部的导线也容易遭受到破坏，第一测试导线由于其低剪切强度更容易遭受到破坏而断裂，第二测试导线由于其高剪切强度即使遭受到破坏也不容易断裂，在这个基础上，可以将第一测试导线抽拉出来，因此，可以提供一种判断电缆是否遭受破坏的方案。
进一步，根据测量的结果定位电缆遭受破坏的位置，具体的，一组导线匣中，第一测试导线和第二测试导线的单位距离X的初始电阻总值为R0，第一测试导线的电阻参数为n1，第二测试导线的电阻参数为n2，初始电阻总值R0与电阻参数n1，n2的函数关系为：
其中，，/>；式中，/>为第一测试导线的电阻率，A1为第一测试导线的横截面积，/>为第二测试导线的电阻率，A2为第二测试导线的横截面积；
当第一测试导线出现断裂，断裂的位置到抽拉端的测试头的长度定义为X1，其中，X1是指抽拉前断裂的位置到抽拉端的测试头的长度，断裂的位置到固定端的测试头的长度定义为X2，其中，X1+X2=X，将第一测试导线从抽拉端的测试头处抽出一段导线，抽出的导线的长度为L，在该导线匣两端的测试头测量第一测试导线断裂后，导线匣的第一测试导线和第二测试导线的电阻总值，将第一测试导线断裂后测量得到的第一测试导线和第二测试导线的电阻总值定义为R1，则R1与X1，X2的函数关系为：
其中，L＜X1，L＜X2；
定义R0与n1，n2的函数关系为第一方程，定义R1与X1，X2的函数关系为第二方程，联立第一方程和第二方程，计算出X1，X2的具体数值，定位出电缆遭到破坏的具体位置。
本方案中，当有鼠蚁啃食或其它外力破坏导致电缆损坏时，首先遭受破坏的是外层护套表皮和导线匣，当导线匣被破坏后，进一步其内部的导线也容易遭受到破坏，第一测试导线由于其低剪切强度更容易遭受到破坏而断裂，第二测试导线由于其高剪切强度即使遭受到破坏也不容易断裂，在这个基础上，可以将第一测试导线抽拉出来，在导线匣两端的测试头测试电阻并计算损坏位置，提供一种根据测量的结果定位电缆遭受破坏的位置的方案，上述方案中，L通常为1米，X通常为1千米，配置相关的计算程序，将已知的n1，n2，R1，R0，L，X，输入程序中，即可直接得出X1，X2的具体数值，定位出电缆遭到破坏的具体位置。
进一步，所述外层护套为双层护套结构，包括在波纹铝护套外挤包的一层PE外护套和在PE外护套外挤包的一层防鼠蚁外护套，所述防鼠蚁外护套的主料为半硬质聚氯乙烯，辅料包括防蚁忌避剂。
进一步，所述PE外护套挤出时采用氟塑复合挤出模具。
本方案中，利用物理法和生物法有机结合的防蚁机理，采用半硬质聚氯乙烯护套料方法来提高电缆护套的硬度，达到物理防蚁效果，同时在提高硬度的基础上又在护套料中加入环保型防蚁忌避剂，具有强烈的辛辣味，通过辛辣味刺激防止和击杀白蚁，同时防蚁忌避剂分解温度高达340℃，在250℃的长期温度下不气化和分解，解决了传统药物法不环保，易失效。制得的产品具有良好防蚁性能，防蚁性能达到蚁巢法1级蛀蚀等级，环保、不易失效，更好地满足了使用要求，与国内产品相比具有性能优、成本低的优势。并且利用不粘锅技术原理，PE外护套挤出时采用氟塑复合挤出模具，可有效减小护套挤出过程中塑料与金属模具摩擦导致的毛刺、凹凸等质量缺陷，提高电缆护套光洁度，护套表面光滑，白蚁不容易啃咬，也有效地提升了物理防蚁效果。
因特种聚烯烃共聚物防蚁护套料与PVC、PE等电缆护套料有良好的粘接性，其塑性好，可进行薄层挤出，并具有良好的抗弯曲性能，所以在外护套结构设计上，权衡性价比，采用了双层护套结构，即在电缆铝护套外先挤包一层约3mm厚的PE外护套，然后在PE外护套外再挤包一层约1.5mm厚的“特种聚烯烃共聚物防蚁护套防蚁外套，这样既达到了良好的防蚁作用，又可节约特种聚烯烃共聚物防蚁护套料的用量，降低了电缆成本。
有益效果
本申请通过在电缆外皮内设置多组测试导线，通过测试导线的电阻值，计算出电缆遭受破坏的具体位置，成本较低，并且定位准确，计算程序也简单易实现，更有利于全面推广。
附图说明
图1为本发明的整体的结构示意图；
图2为本发明实施例中细节图。
图中：100.电缆芯，101.XLPE绝缘层，102.导体屏蔽层，103.绝缘屏蔽层，104.阻水层，105.波纹铝护套，106.外层护套，200.导线匣，201.第一测试导线，202.第二测试导线，203.测试头，204.测试头封堵件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种环保型防鼠防白蚁超高压智能电缆，旨在解决现有技术中电缆被破坏监测成本高，并且无法在故障发生前进行定位，错过最佳修复时机的技术问题，提供一种更加智能，同时还兼具较强的防鼠蚁环保功能的电缆。
如图1-图2所示，本发的一种环保型防鼠防白蚁超高压智能电缆，包括电缆芯100，所述电缆芯100的外部套设有导体屏蔽层102，所述导体屏蔽层102外周设有XLPE绝缘层101，所述XLPE绝缘层101外周设有绝缘屏蔽层103，所述绝缘屏蔽层103外周设有阻水层104，所述阻水层104外周设有波纹铝护套105，所述波纹铝护套105外周设有外层护套106；
实施例中，导体屏蔽层102主要目的是改善电场分布，减少导体表面的电位梯度，抑制局部放电，同时也可起到减少导体与绝缘层之间的介电损耗和抑制电磁干扰的作用。导体屏蔽层的组成成分和工艺一般如下：
组成成分：
导体屏蔽层通常采用具有优异导电性能和一定弹性的半导电材料制作，这种材料能够适应导体形状的变化并与导体保持紧密接触。常用的材料包括：
1. 半导电塑料：例如，以聚乙烯PE为基础并掺入适量的碳黑或者其他导电填料，制成具有一定导电性能的半导电塑料，适用于中低压电缆。
2. 半导电橡胶：对于需要更高弹性的场合，可能会使用添加了导电炭黑的半导电橡胶材料。
3. 半导电涂层：在某些情况下，也可以是涂覆在导体上的薄薄一层半导电涂料。
在制造过程中，导体屏蔽层往往通过挤出机直接挤包在电缆导体上，形成均匀且紧密贴合的半导电层。根据电缆类型和电压等级的不同，导体屏蔽层的厚度会被精确控制，以满足电气性能和机械性能的要求。需要确保导体屏蔽层与电缆导体之间无间隙，且具有良好的粘附力和电气连续性。在高压电缆中，导体屏蔽层尤为关键，因为它有助于建立一个均匀的电场分布，从而提高电缆的电气绝缘性能和运行安全性。在完成导体屏蔽层的制作后，紧接着会在其外部加上绝缘层和其他相应的结构组件，最终形成完整的电缆结构。
实施例中，XLPE绝缘层101主要由高密度聚乙烯HDPE通过特定的化学或物理方法进行交联处理而制成。XLPE绝缘材料的基础是聚乙烯树脂，通常选用的是经过改性的低密度或中密度聚乙烯LDPE或MDPE，或者更常见的高密度聚乙烯HDPE。为了获得优良的电气性能和机械性能，还会添加一些助剂，包括：1. 交联剂：用于促使聚乙烯分子链间形成三维网状结构的化学物质，如硅烷、过氧化物等。2. 稳定剂：抗氧化剂、紫外线稳定剂等，以提高材料在长期运行条件下的稳定性。3. 填充剂：如碳酸钙、滑石粉等，用来调整材料的机械性能和加工性能。4. 增塑剂：尽管XLPE不需要像普通PVC那样添加大量增塑剂，但在某些情况下可能会加入少量以改进柔韧性或其他性能。
XLPE绝缘层101主要制备工艺包括：
化学交联法：
1. 硅烷交联：将含有硅烷交联剂的聚乙烯混炼后挤出成为绝缘层，然后通过热水或蒸汽处理即“水解”或“蒸煮”步骤，使硅烷交联剂与聚乙烯分子链发生交联反应，形成稳定的三维网络结构。
2. 过氧化物交联：在生产过程中直接向聚乙烯中加入过氧化物交联剂，随后通过加热通常是连续硫化工艺引发交联反应，形成交联聚乙烯绝缘层。
物理交联法：
1. 辐照交联：通过电子束或γ射线照射聚乙烯材料，使其分子链断裂后重新连接，形成交联结构。
在上述任一交联方法完成后，XLPE绝缘层通常会经过冷却定型、检测尺寸精度、电性能测试等工序，最后包裹在电缆导体周围形成绝缘层，确保电缆具备良好的电气绝缘性能、耐热性和机械强度。
实施例中，绝缘屏蔽层103主要功能是改善电场分布，减小导体表面的电场强度，防止局部放电的发生，并保证绝缘性能的稳定性。绝缘屏蔽层的组成成分包括：1. 半导电材料：绝缘屏蔽层主要由具有良好导电性能的半导电材料构成，这些材料可以是半导电聚合物，如交联聚乙烯XLPE中添加适量的导电填料如碳黑，形成半导电交联聚乙烯TC-XLPE。
2. 半导电涂料：绝缘屏蔽也可以是涂覆在绝缘层表面的一层薄薄的半导电涂料，同样包含导电填料以实现所需的导电性能和介电性能。
绝缘屏蔽层：在已经完成了绝缘层挤出的电缆上，再在其内部或外部根据电缆结构不同挤出一层半导电材料，形成绝缘屏蔽层。这一层应当与绝缘层无缝贴合，不存在空气隙，以保证电场分布的均匀性。在某些特定产品中，比如高压电缆的终端和接头部分，可能会采用涂覆方式形成绝缘屏蔽层。在整个生产过程中，要严格控制半导电层的厚度和电阻率，确保其既能有效分散电场，又能良好地与相邻的导体和绝缘层相容。在完成绝缘屏蔽层制作后，电缆继续进行后续的结构组装，例如外屏蔽层的缠绕或编织、护套层的挤出等。
实施例中，阻水层104是为了防止水分进入电缆内部，影响电缆的电气性能和使用寿命而设计的一种功能性结构。其组成成分包括：阻水带/阻水纱：由半导电无纺布和高吸水性树脂复合而成，当水分接触时，树脂会吸收水分并迅速膨胀形成凝胶状物质，阻止水分进一步渗透。吸水膨胀油膏：这是一种可以在水分侵入时吸水膨胀的油膏，能够在电缆受损部位形成有效的防水屏障。阻水粉末：细小颗粒状材料，用于填充电缆内部的空间和缝隙，遇水膨胀，达到阻水效果。热熔胶/热膨胀油膏：这类材料在加热下固化或膨胀，封闭电缆结构中的微孔和缝隙，起到防潮作用。阻水填充物：如在电缆的导体间隙或缆芯间隙填充阻水材料，可以是专门设计的阻水化合物或是填充物混合物，具有良好的阻水性能。工艺方面具体的，阻水带/阻水纱：通过专用设备将阻水带或阻水纱均匀地包裹在电缆的导体、缆芯或填充物周围。填充阻水化合物：在电缆缆芯绞合过程中，或者在电缆成缆之前，将阻水粉末或特殊的阻水化合物填充到缆芯之间的空隙中。注入吸水膨胀油膏：在电缆端部、接头或任何可能的入口点，通过注塑或注射方式将吸水膨胀油膏注入电缆内部。热熔胶封口：在电缆的接头或终端处，采用热熔胶进行封口，防止水分从接口处进入。阻水绳/阻水带缠绕：在电缆的护套层内部或外部，按照一定的规则缠绕阻水带或阻水绳，增强电缆整体的阻水能力。
实施例中，波纹铝护套105在电缆中起到加强机械保护、增加散热效率、提供径向防水和抵抗外部压力等多种作用。波纹铝护套主要由铝箔或铝带构成，其材料通常为纯铝或铝合金，具有良好的导电性和延展性。铝质材料表面可能进行防腐蚀处理，例如通过氧化或涂覆保护层以提高其耐候性和耐腐蚀性。铝护套呈波纹状，可以是连续波纹或间隔波纹，这样不仅增加了机械强度和柔韧性，还能提高电缆的散热能力和径向排水能力。工艺包括有：
1. 纵包工艺：将铝带或铝箔按照预设的波纹形态连续包裹在电缆绝缘层上，形成波纹状结构，然后通过机械压力或黏结剂将其固定。
2. 氩弧焊工艺：对于需要密封防水的电缆，波纹铝护套的各层之间可以通过氩弧焊进行焊接，确保其连续性和密封性。
3. 连续挤包工艺：在连续生产线上，利用高温模具将熔融状态的铝材料连续挤出，同时成型为波纹结构并紧密贴合在绝缘层表面。
4. 后期处理：完成波纹铝护套包覆之后，还需要进行质量检查，如气密性测试、机械性能测试等，确保护套符合设计要求。在必要时，还需对护套进行额外的防腐或防火处理。
总之，波纹铝护套的设计和制造工艺旨在提高电缆的整体性能，尤其是在恶劣环境中工作的高压和大截面电缆，波纹铝护套更是不可或缺的一部分。
所述外层护套106为双层护套结构，包括在波纹铝护套105外挤包的一层PE外护套和在PE外护套外挤包的一层防鼠蚁外护套，所述PE外护套；防鼠蚁外护套的主料为半硬质聚氯乙烯，辅料包括防蚁忌避剂。所述PE外护套挤出时采用氟塑复合挤出模具。
利用物理法和生物法有机结合的防蚁机理，采用半硬质聚氯乙烯护套料方法来提高电缆护套的硬度，达到物理防蚁效果，同时在提高硬度的基础上又在护套料中加入环保型防蚁忌避剂，具有强烈的辛辣味，通过辛辣味刺激防止和击杀白蚁，同时防蚁忌避剂分解温度高达340℃，在250℃的长期温度下不气化和分解，解决了传统药物法不环保，易失效。制得的产品具有良好防蚁性能，防蚁性能达到蚁巢法1级蛀蚀等级，环保、不易失效，更好地满足了使用要求，与国内产品相比具有性能优、成本低的优势。并且利用不粘锅技术原理，PE外护套挤出时采用氟塑复合挤出模具，可有效减小护套挤出过程中塑料与金属模具摩擦导致的毛刺、凹凸等质量缺陷，提高电缆护套光洁度，护套表面光滑，白蚁不容易啃咬，也有效地提升了物理防蚁效果。
因特种聚烯烃共聚物防蚁护套料与PVC、PE等电缆护套料有良好的粘接性，其塑性好，可进行薄层挤出，并具有良好的抗弯曲性能，所以在外护套结构设计上，权衡性价比，采用了双层护套结构，即在电缆铝护套外先挤包一层约3mm厚的PE外护套，然后在PE外护套外再挤包一层约1.5mm厚的“特种聚烯烃共聚物防蚁护套防蚁外套，这样既达到了良好的防蚁作用，又可节约特种聚烯烃共聚物防蚁护套料的用量，降低了电缆成本。
实施例中，电缆的PE外护套主要承担着保护电缆内部结构不受外界机械损伤、化学侵蚀以及环境因素的影响，并提供一定程度的防火、耐磨和抗紫外线等特性。PE外护套的主要成分是聚乙烯树脂，根据不同的应用要求，可以选择不同类型的聚乙烯，如低密度聚乙烯LDPE、中密度聚乙烯MDPE、高密度聚乙烯HDPE或交联聚乙烯XLPE。添加剂包括： 抗氧化剂：用于提高材料的抗氧化性和耐老化性能，延长电缆使用寿命。紫外线稳定剂：防止阳光中的紫外线对PE材料造成降解。填充剂：如碳酸钙、硫酸钡等，可调整材料的硬度、刚性和降低成本。润滑剂：有助于在挤出过程中改善流动性，降低摩擦系数。颜料和染料：赋予护套所需的颜色标识，或者用于区分不同的电缆种类。
工艺流程：
1. 原材料准备：先将聚乙烯树脂与各种添加剂按配方比例充分混合均匀，形成混合物。
2. 挤出成型：将混合好的聚乙烯材料送入挤出机，在螺杆的旋转和加热作用下熔融，然后通过特定模具挤出成型，模具的形状决定了护套的横截面形状如圆形、椭圆形或带有波纹结构等。
3. 冷却定型：挤出后的PE护套立即进入冷却水槽或风冷装置中，快速冷却硬化，保持设定的外形和尺寸。
4. 牵引切割：冷却后的电缆在牵引装置作用下匀速前行，达到规定长度后通过切割设备进行定长裁剪。
5. 印字标识：部分电缆的外护套表面需印制商标、规格型号、额定电压等标识信息。
6. 质量检测：完成外护套挤出后，电缆还需要进行一系列质量检测，包括外观检查、厚度测量、机械性能测试、电性能测试等，以确保外护套质量和整根电缆的性能指标符合相关标准要求。
通过以上工艺步骤，电缆的PE外护套便得以成功制造并应用于电缆产品中，为电缆提供长期可靠的安全防护。
防鼠蚁外护套组成成分：
1. 半硬质聚氯乙烯PVC：作为电缆外护套的主体材料，半硬质PVC具有良好的机械性能，包括硬度、抗冲击性和耐磨性，同时具有较好的耐化学腐蚀性，能有效保护电缆免受自然环境和机械损伤的影响。
2. 防蚁忌避剂：这是一种特殊添加剂，通常来源于天然植物提取物或合成化合物，能释放出令白蚁和鼠类等有害生物反感的气味或味道，使得它们避开电缆，从而达到防咬、防蛀的目的。
3. 其他添加剂：
稳定剂：为了提高PVC在户外长期使用时的耐候性和热稳定性，可能会添加各类稳定剂。
增塑剂可能：虽然半硬质PVC使用的增塑剂较少，但在某些情况下为了适当增加材料的柔软性和加工性能，可能添加适量的增塑剂。
填料：诸如碳酸钙、陶土等填料可用于调节材料成本、硬度和机械强度。
工艺流程：
1. 配料混合：将半硬质聚氯乙烯树脂与防蚁忌避剂以及其他必要的添加剂按照一定比例混合均匀。
2. 熔融挤出：将混合好的原料送入双螺杆挤出机进行熔融混炼，形成均匀的熔体。
3. 挤出成型：熔体通过特制的模具挤出，形成具有合适厚度和结构的电缆外护套，此时防蚁忌避剂均匀分布在PVC中。
4. 冷却定型：挤出后的外护套迅速进入冷却水槽或通过空气冷却系统进行冷却，使之硬化并保持所要求的形状和尺寸。
5. 包覆和层压：外护套紧紧地包裹在电缆缆芯上，确保其与内部结构牢固结合，形成一体化的防鼠蚁电缆。
6. 质量检测：完成护套挤出后，电缆需通过各项质量检测，包括但不限于厚度、力学性能、表面质量以及防蚁防鼠性能等检验。
通过以上工艺流程，半硬质PVC配合防蚁忌避剂制成的防鼠蚁外护套能够有效地提升电缆在易遭受鼠蚁侵害环境中的耐用性和可靠性。
所述外层护套106内嵌设有多组导线匣200，多组导线匣200设置在外层护套106的表皮内，在外层护套106内部等间距环绕设置，便于进行多角度检测，每组导线匣200内均设有贴合的第一测试导线201和第二测试导线202，配置所述第一测试导线201为高电导率的导线，所述第二测试导线202为低电导率的导线，并且第一测试导线201的剪切强度低于第二测试导线202的剪切强度。第一测试导线201为纯铜导线，第二测试导线202为铁素体不锈钢导线。第一测试导线201为纯铜导线，纯铜导线具有高电导率：纯铜拥有极高的电导率，适合于要求低电阻损耗的场合。并且纯铜导线具有较低剪切强度：相较于一些合金材料，纯铜的机械强度相对较低，特别是剪切强度不如经过强化处理的合金材料；第二测试导线202为铁素体不锈钢导线；铁素体不锈钢具有较高的强度和硬度，剪切强度较大，但其电导率远低于铜和铝，当电缆受到鼠蚁啃食或其它外力破坏时，第一测试导线201由于其低剪切强度更容易断裂，第二测试导线202由于其高剪切强度不容易断裂，测试时，可以将第一测试导线201抽拉出来，测试电阻并定位损坏位置，配置第一测试导线201为高电导率的导线，第二测试导线202为低电导率的导线，电导率越大，使得定位更精确。
所述导线匣200每间隔一段单位距离X设置有测试头203，所述测试头203分别连接第一测试导线201和第二测试导线202，第一测试导线201在导线匣200内可滑动，从测试头203可将断裂的导线抽出，用于判断电缆是否遭受破坏，测试头203上设有电阻检测点用于测量第一测试导线201和第二测试导线202的电阻，根据测量的结果定位电缆遭受破坏的位置，所述测试头203外套设有可拆卸的测试头封堵件204。
判断电缆是否遭受破坏，具体的，需要进行定期检测，检测时，将导线匣200两端测试头203外套的测试头封堵件204拆开，将几组导线匣200一端的测试头203进行固定，对几组导线匣200另一端的测试头203中的第一测试导线201进行抽拉，如果其中有第一测试导线201能被抽拉，则判断电缆遭受破坏，如果第一测试导线201均不能被抽拉，则初步判断电缆未遭受破坏。其原理在于，当有鼠蚁啃食或其它外力破坏导致电缆损坏时，首先遭受破坏的是外层护套106表皮和导线匣200，当导线匣200被破坏后，进一步其内部的导线也容易遭受到破坏，第一测试导线201由于其低剪切强度更容易遭受到破坏而断裂，第二测试导线202由于其高剪切强度即使遭受到破坏也不容易断裂，在这个基础上，可以将第一测试导线201抽拉出来，因此，可以提供一种判断电缆是否遭受破坏的方案。
根据测量的结果定位电缆遭受破坏的位置，具体的，一组导线匣200中，第一测试导线201和第二测试导线202的单位距离X的初始电阻总值为R0，第一测试导线201的电阻参数为n1，第二测试导线202的电阻参数为n2，初始电阻总值R0与电阻参数n1，n2的函数关系为：
其中，，/>；式中，/>为第一测试导线201的电阻率，A1为第一测试导线201的横截面积，/>为第二测试导线202的电阻率，A2为第二测试导线202的横截面积；
当第一测试导线201出现断裂，断裂的位置到抽拉端的测试头203的长度定义为X1，其中，X1是指抽拉前断裂的位置到抽拉端的测试头203的长度，断裂的位置到固定端的测试头203的长度定义为X2，其中，X1+X2=X，将第一测试导线201从抽拉端的测试头203处抽出一段导线，抽出的导线的长度为L，在该导线匣200两端的测试头203测量第一测试导线201断裂后，导线匣200的第一测试导线201和第二测试导线202的电阻总值，将第一测试导线201断裂后测量得到的第一测试导线201和第二测试导线202的电阻总值定义为R1，则R1与X1，X2的函数关系为：
其中，L＜X1，L＜X2；
定义R0与n1，n2的函数关系为第一方程，定义R1与X1，X2的函数关系为第二方程，联立第一方程和第二方程，计算出X1，X2的具体数值，定位出电缆遭到破坏的具体位置。
其原理在于，当有鼠蚁啃食或其它外力破坏导致电缆损坏时，首先遭受破坏的是外层护套106表皮和导线匣200，当导线匣200被破坏后，进一步其内部的导线也容易遭受到破坏，第一测试导线201由于其低剪切强度更容易遭受到破坏而断裂，第二测试导线202由于其高剪切强度即使遭受到破坏也不容易断裂，在这个基础上，可以将第一测试导线201抽拉出来，在导线匣200两端的测试头203测试电阻并计算损坏位置，提供一种根据测量的结果定位电缆遭受破坏的位置的方案，上述方案中，L通常为1米，X通常为1千米，配置相关的计算程序，将已知的n1，n2，R1，R0，L，X，输入程序中，即可直接得出X1，X2的具体数值，定位出电缆遭到破坏的具体位置。
在需要保护的实施例中，本发明提供的一种环保型防鼠防白蚁超高压智能电缆，如图1-图2所示，包括电缆芯100，所述电缆芯100的外部套设有导体屏蔽层102，所述导体屏蔽层102外周设有XLPE绝缘层101，所述XLPE绝缘层101外周设有绝缘屏蔽层103，所述绝缘屏蔽层103外周设有阻水层104，所述阻水层104外周设有波纹铝护套105，所述波纹铝护套105外周设有外层护套106；
所述外层护套106内嵌设有多组导线匣200，每组导线匣200内均设有贴合的第一测试导线201和第二测试导线202，所述导线匣200每间隔一段单位距离X设置有测试头203，所述测试头203分别连接第一测试导线201和第二测试导线202，第一测试导线201在导线匣200内可滑动，从测试头203可将断裂的导线抽出，用于判断电缆是否遭受破坏，测试头203上设有电阻检测点用于测量第一测试导线201和第二测试导线202的电阻，根据测量的结果定位电缆遭受破坏的位置，所述测试头203外套设有可拆卸的测试头封堵件204。多组导线匣200设置在外层护套106的表皮内，在外层护套106内部等间距环绕设置，便于进行多角度检测。
进一步的实施例中，配置所述第一测试导线201为高电导率的导线，所述第二测试导线202为低电导率的导线，并且第一测试导线201的剪切强度低于第二测试导线202的剪切强度。
进一步的实施例中，第一测试导线201为纯铜导线，第二测试导线202为铁素体不锈钢导线。第一测试导线201为纯铜导线，纯铜导线具有高电导率：纯铜拥有极高的电导率，适合于要求低电阻损耗的场合。并且纯铜导线具有较低剪切强度：相较于一些合金材料，纯铜的机械强度相对较低，特别是剪切强度不如经过强化处理的合金材料；第二测试导线202为铁素体不锈钢导线；铁素体不锈钢具有较高的强度和硬度，剪切强度较大，但其电导率远低于铜和铝，当电缆受到鼠蚁啃食或其它外力破坏时，第一测试导线201由于其低剪切强度更容易断裂，第二测试导线202由于其高剪切强度不容易断裂，测试时，可以将第一测试导线201抽拉出来，测试电阻并定位损坏位置，配置第一测试导线201为高电导率的导线，第二测试导线202为低电导率的导线，电导率越大，使得定位更精确。
进一步的实施例中，判断电缆是否遭受破坏，具体的，将几组导线匣200一端的测试头203进行固定，对几组导线匣200另一端的测试头203中的第一测试导线201进行抽拉，如果其中有第一测试导线201能被抽拉，则判断电缆遭受破坏，如果第一测试导线201均不能被抽拉，则初步判断电缆未遭受破坏。
当有鼠蚁啃食或其它外力破坏导致电缆损坏时，首先遭受破坏的是外层护套106表皮和导线匣200，当导线匣200被破坏后，进一步其内部的导线也容易遭受到破坏，第一测试导线201由于其低剪切强度更容易遭受到破坏而断裂，第二测试导线202由于其高剪切强度即使遭受到破坏也不容易断裂，在这个基础上，可以将第一测试导线201抽拉出来，因此，可以提供一种判断电缆是否遭受破坏的方案。
进一步的实施例中，根据测量的结果定位电缆遭受破坏的位置，具体的，一组导线匣200中，第一测试导线201和第二测试导线202的单位距离X的初始电阻总值为R0，第一测试导线201的电阻参数为n1，第二测试导线202的电阻参数为n2，初始电阻总值R0与电阻参数n1，n2的函数关系为：
其中，，/>；式中，/>为第一测试导线201的电阻率，A1为第一测试导线201的横截面积，/>为第二测试导线202的电阻率，A2为第二测试导线202的横截面积；
当第一测试导线201出现断裂，断裂的位置到抽拉端的测试头203的长度定义为X1，其中，X1是指抽拉前断裂的位置到抽拉端的测试头203的长度，断裂的位置到固定端的测试头203的长度定义为X2，其中，X1+X2=X，将第一测试导线201从抽拉端的测试头203处抽出一段导线，抽出的导线的长度为L，在该导线匣200两端的测试头203测量第一测试导线201断裂后，导线匣200的第一测试导线201和第二测试导线202的电阻总值，将第一测试导线201断裂后测量得到的第一测试导线201和第二测试导线202的电阻总值定义为R1，则R1与X1，X2的函数关系为：
其中，L＜X1，L＜X2；
定义R0与n1，n2的函数关系为第一方程，定义R1与X1，X2的函数关系为第二方程，联立第一方程和第二方程，计算出X1，X2的具体数值，定位出电缆遭到破坏的具体位置。
当有鼠蚁啃食或其它外力破坏导致电缆损坏时，首先遭受破坏的是外层护套106表皮和导线匣200，当导线匣200被破坏后，进一步其内部的导线也容易遭受到破坏，第一测试导线201由于其低剪切强度更容易遭受到破坏而断裂，第二测试导线202由于其高剪切强度即使遭受到破坏也不容易断裂，在这个基础上，可以将第一测试导线201抽拉出来，在导线匣200两端的测试头203测试电阻并计算损坏位置，提供一种根据测量的结果定位电缆遭受破坏的位置的方案，上述方案中，L通常为1米，X通常为1千米，配置相关的计算程序，将已知的n1，n2，R1，R0，L，X，输入程序中，即可直接得出X1，X2的具体数值，定位出电缆遭到破坏的具体位置。
进一步的实施例中，所述外层护套106为双层护套结构，包括在波纹铝护套105外挤包的一层PE外护套和在PE外护套外挤包的一层防鼠蚁外护套，所述防鼠蚁外护套的主料为半硬质聚氯乙烯，辅料包括防蚁忌避剂。
进一步的实施例中，所述PE外护套挤出时采用氟塑复合挤出模具。
利用物理法和生物法有机结合的防蚁机理，采用半硬质聚氯乙烯护套料方法来提高电缆护套的硬度，达到物理防蚁效果，同时在提高硬度的基础上又在护套料中加入环保型防蚁忌避剂，具有强烈的辛辣味，通过辛辣味刺激防止和击杀白蚁，同时防蚁忌避剂分解温度高达340℃，在250℃的长期温度下不气化和分解，解决了传统药物法不环保，易失效。制得的产品具有良好防蚁性能，防蚁性能达到蚁巢法1级蛀蚀等级，环保、不易失效，更好地满足了使用要求，与国内产品相比具有性能优、成本低的优势。并且利用不粘锅技术原理，PE外护套挤出时采用氟塑复合挤出模具，可有效减小护套挤出过程中塑料与金属模具摩擦导致的毛刺、凹凸等质量缺陷，提高电缆护套光洁度，护套表面光滑，白蚁不容易啃咬，也有效地提升了物理防蚁效果。
因特种聚烯烃共聚物防蚁护套料与PVC、PE等电缆护套料有良好的粘接性，其塑性好，可进行薄层挤出，并具有良好的抗弯曲性能，所以在外护套结构设计上，权衡性价比，采用了双层护套结构，即在电缆铝护套外先挤包一层约3mm厚的PE外护套，然后在PE外护套外再挤包一层约1.5mm厚的“特种聚烯烃共聚物防蚁护套防蚁外套，这样既达到了良好的防蚁作用，又可节约特种聚烯烃共聚物防蚁护套料的用量，降低了电缆成本。
本申请通过在电缆外皮内设置多组测试导线，通过测试导线的电阻值，计算出电缆遭受破坏的具体位置，成本较低，并且定位准确，计算程序也简单易实现，更有利于全面推广。
Claims (6)
1.一种环保型防鼠防白蚁超高压智能电缆，其特征在于，包括电缆芯（100），所述电缆芯（100）的外部套设有导体屏蔽层（102），所述导体屏蔽层（102）外周设有XLPE绝缘层（101），所述XLPE绝缘层（101）外周设有绝缘屏蔽层（103），所述绝缘屏蔽层（103）外周设有阻水层（104），所述阻水层（104）外周设有波纹铝护套（105），所述波纹铝护套（105）外周设有外层护套（106）；
所述外层护套（106）内嵌设有多组导线匣（200），每组导线匣（200）内均设有贴合的第一测试导线（201）和第二测试导线（202），所述导线匣（200）每间隔一段单位距离X设置有测试头（203），所述测试头（203）分别连接第一测试导线（201）和第二测试导线（202），第一测试导线（201）在导线匣（200）内可滑动，从测试头（203）可将断裂的导线抽出，用于判断电缆是否遭受破坏，测试头（203）上设有电阻检测点用于测量第一测试导线（201）和第二测试导线（202）的电阻，根据测量的结果定位电缆遭受破坏的位置，所述测试头（203）外套设有可拆卸的测试头封堵件（204）；
根据测量的结果定位电缆遭受破坏的位置，具体的，一组导线匣（200）中，第一测试导线（201）和第二测试导线（202）的单位距离X的初始电阻总值为R0，第一测试导线（201）的电阻参数为n1，第二测试导线（202）的电阻参数为n2，初始电阻总值R0与电阻参数n1，n2的函数关系为：其中，/>，/>；式中，/>为第一测试导线（201）的电阻率，A1为第一测试导线（201）的横截面积，/>为第二测试导线（202）的电阻率，A2为第二测试导线（202）的横截面积；
当第一测试导线（201）出现断裂，断裂的位置到抽拉端的测试头（203）的长度定义为X1，断裂的位置到固定端的测试头（203）的长度定义为X2，其中，X1+X2=X，将第一测试导线（201）从抽拉端的测试头（203）处抽出一段导线，抽出的导线的长度为L，在该导线匣（200）两端的测试头（203）测量第一测试导线（201）断裂后，导线匣（200）的第一测试导线（201）和第二测试导线（202）的电阻总值，将第一测试导线（201）断裂后测量得到的第一测试导线（201）和第二测试导线（202）的电阻总值定义为R1，则R1与X1，X2的函数关系为：
其中，L＜X1，L＜X2；
定义R0与n1，n2的函数关系为第一方程，定义R1与X1，X2的函数关系为第二方程，联立第一方程和第二方程，计算出X1，X2的具体数值，定位出电缆遭到破坏的具体位置。
2.根据权利要求1所述的一种环保型防鼠防白蚁超高压智能电缆，其特征在于，配置所述第一测试导线（201）为高电导率的导线，所述第二测试导线（202）为低电导率的导线，并且第一测试导线（201）的剪切强度低于第二测试导线（202）的剪切强度。
3.根据权利要求2所述的一种环保型防鼠防白蚁超高压智能电缆，其特征在于，第一测试导线（201）为纯铜导线，第二测试导线（202）为铁素体不锈钢导线。
4.根据权利要求1所述的一种环保型防鼠防白蚁超高压智能电缆，其特征在于，判断电缆是否遭受破坏，具体的，将几组导线匣（200）一端的测试头（203）进行固定，对几组导线匣（200）另一端的测试头（203）中的第一测试导线（201）进行抽拉，如果其中有第一测试导线（201）能被抽拉，则判断电缆遭受破坏，如果第一测试导线（201）均不能被抽拉，则初步判断电缆未遭受破坏。
5.根据权利要求1所述的一种环保型防鼠防白蚁超高压智能电缆，其特征在于，所述外层护套（106）为双层护套结构，包括在波纹铝护套（105）外挤包的一层PE外护套和在PE外护套外挤包的一层防鼠蚁外护套，所述防鼠蚁外护套的主料为半硬质聚氯乙烯，辅料包括防蚁忌避剂。
6.根据权利要求5所述的一种环保型防鼠防白蚁超高压智能电缆，其特征在于，所述PE外护套挤出时采用氟塑复合挤出模具。
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2024
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| Title |
|---|
| XLPE电缆外护套故障定位特例分析;姬黎波 等;广东电力;20030625;第16卷(第5期);第36-38页 * |
Also Published As
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