CN209000625U - 一种单芯环保中压电力电缆 - Google Patents
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Abstract
一种单芯环保中压电力电缆，包括：缆芯、绕包带层和护套层，其中：由导体及其外由内而外依次包裹的半导电导体屏蔽层、绝缘层和半导电绝缘屏蔽层构成绝缘线芯；绝缘线芯外由内而外依次包裹金属屏蔽层构成缆芯；缆芯外由内而外依次包裹绕包带层和护套层，其中：所述半导电导体屏蔽层是由挤包的环保型聚丙烯半导电料层，或者在导体外先绕包半导电带，再在半导电带外包裹环保型聚丙烯半导电料层构成；所述绝缘层是挤包的环保型聚丙烯弹性体绝缘料构成的绝缘层；所述半导电绝缘屏蔽层包括挤包可剥离或不可剥离的环保型聚丙烯半导电料构成半导电料挤包层。本电缆采用热塑性高性能聚丙烯弹性体材料作为绝缘，可无害降解、可回收再利用。
Description
技术领域
本实用新型涉及电缆技术领域，具体是有关于一种单芯环保中压电力电缆。
背景技术
传统XLPE绝缘电缆已经应用多年，加工过程中需专门的硫化管道进行交联，设备费用昂贵，安装成本高；生产工艺复杂，绝缘料易产生预交联颗粒，交联度控制难度大；长期在潮湿环境下使用易产生水树枝、电树枝，通常使用寿命为15～20年。
随着人民对美好生活向往，国家对环保方面的要求越来越高，应该考虑电缆到达寿期后或者过程中替换之后随之而来的材料污染问题，XLPE分解速度慢，基本无法达到工业级的回收再加工利用。虽然现在采用TR-XLPE绝缘的电缆也越来越多，其增强电缆抗水树性能，延长电缆的使用寿命，但是仍无法解决材料回收再加工利用的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种单线芯环保中压电力电缆，采用环保型聚丙烯半导电料，以实现材料的回收便利性。同时该电缆需要达到电缆的现有功能、性能要求，以及生产要求。
为达上述目的，本实用新型提出一种单芯环保中压电力电缆，其特征在于，包括：缆芯、绕包带层和护套层，其中：
由导体及其外由内而外依次包裹的半导电导体屏蔽层、绝缘层和半导电绝缘屏蔽层构成绝缘线芯；绝缘线芯外由内而外依次包裹金属屏蔽层构成缆芯；缆芯外由内而外依次包裹绕包带层和护套层，其中：
所述半导电导体屏蔽层是由挤包的环保型聚丙烯半导电料层，或者在导体外先绕包半导电带，再在半导电带外包裹环保型聚丙烯半导电料层构成；
所述半导电导体屏蔽层和绝缘层紧密结合，半导电导体屏蔽层与绝缘层的接触界面光滑，半导电导体屏蔽层最薄点的厚度不小于0.5mm；
所述绝缘层是挤包的环保型高性能聚丙烯弹性体绝缘料构成的绝缘层；所述绝缘层标称厚度不小于GB/T 12706中交联聚乙烯XLPE绝缘相应的标称厚度，其最薄点厚度不小于绝缘层标称厚度值的90％-0.1mm；
所述半导电绝缘屏蔽层包括：挤包可剥离或不可剥离的环保型聚丙烯半导电料构成半导电料挤包层，半导电料挤包层外绕包半导电带；
半导电绝缘屏蔽层与绝缘层紧密结合或可剥离，与绝缘层的接触界面光滑，半导电绝缘屏蔽层的最薄点厚度不小于0.5mm；
构成护套层的护套料是聚氯乙烯、聚乙烯或低烟无卤材料中的一种；
所述金属屏蔽层是铜带屏蔽层或铜丝屏蔽层；
铜丝屏蔽层的外表面由反向绕包的铜丝或铜带扎紧，铜丝屏蔽层的相邻铜丝的平均间隙不大于4mm；
铜带屏蔽层是一层或者多层重叠绕包的软铜带构成；铜带的平均搭盖率应不小于15％，其最小搭盖率应不小于5％，铜带标称厚度≥0.12mm；
绕包带层的绕包带是标称厚度至少为0.2mm的无纺布绕包带或加强型无纺布绕包带；
护套层的标称厚度不小于为1.2mm。
半导电导体屏蔽层的环保型聚丙烯半导电料层、绝缘层和半导电绝缘屏蔽层的半导电料挤包层为三层共挤构成。
所述导体是铜或铝第二类绞合紧压导体，导体的直流电阻和单丝根数符合GB/T3956的要求；或者导体是纵向阻水导体。
与现有技术相比，本发明创造的优点如下：
1、本实用新型中，采用环保型高性能聚丙烯弹性体材料作为绝缘，其耐电压水平高，长期工作温度能够达到105℃，可大幅提高电缆的载流量、降低系统损耗；另外，环保型高性能聚丙烯弹性体材料生产工艺简单，无需交联，停车再生产(生产线暂停和复产)不存在预交联颗粒，大幅降低生产工艺要求和能源需求，加工成本低；聚丙烯树脂产量丰富，成本普遍低于聚乙烯树脂。同时，高性能聚丙烯弹性体材料是热塑性材料，可以回收、降解再利用，具有环保特性。
2、本实用新型中，电缆的导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽为三层共挤式生产。三层共挤式生产保证了电缆绝缘的洁净度，减少绝缘中的杂质、气孔，保证电缆绝缘长期运行的有效性。
附图说明
图1为本实用新型电缆的径向截面示意图；
图中：导体1、半导电导体屏蔽层2、绝缘层3、半导电绝缘屏蔽层4、金属屏蔽层5、绕包带层6、护套层7。
具体实施方式
为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
如图1所示，一种单芯环保中压电力电缆，包括：缆芯、绕包带层和护套层，其中：
由导体及其外由内而外依次包裹的半导电导体屏蔽层、绝缘层和半导电绝缘屏蔽层构成绝缘线芯；绝缘线芯外由内而外依次包裹金属屏蔽层构成缆芯；缆芯外由内而外依次包裹绕包带层和护套层，其中：
所述半导电导体屏蔽层是由挤包的环保型聚丙烯半导电料层，或者在导体外先绕包半导电带，再在半导电带外包裹环保型聚丙烯半导电料层构成；
所述半导电导体屏蔽层和绝缘层紧密结合，半导电导体屏蔽层与绝缘层的接触界面光滑，半导电导体屏蔽层最薄点的厚度不小于0.5mm；
所述绝缘层是挤包的环保型聚丙烯弹性体绝缘料构成的绝缘层；所述绝缘层标称厚度不小于GB/T 12706中交联聚乙烯XLPE绝缘相应的标称厚度，其最薄点厚度不小于绝缘层标称厚度值的90％-0.1mm；
所述半导电绝缘屏蔽层包括：挤包可剥离或不可剥离的环保型聚丙烯半导电料构成半导电料挤包层，半导电料挤包层外绕包半导电带；
半导电绝缘屏蔽层与绝缘层紧密结合或可剥离，与绝缘层的接触界面光滑，半导电绝缘屏蔽层的最薄点厚度不小于0.5mm；
构成护套层的护套料是聚氯乙烯、聚乙烯或低烟无卤材料中的一种；
所述金属屏蔽层是铜带屏蔽层或铜丝屏蔽层；
铜丝屏蔽层的外表面由反向绕包的铜丝或铜带扎紧，铜丝屏蔽层的相邻铜丝的平均间隙不大于4mm；
铜带屏蔽层是一层或者多层重叠绕包的软铜带构成；铜带的平均搭盖率应不小于15％，其最小搭盖率应不小于5％，铜带标称厚度≥0.12mm；
绕包带层的绕包带是标称厚度至少为0.2mm的无纺布绕包带或加强型无纺布绕包带；
护套层的标称厚度不小于为1.2mm(优选不小于1.4mm)。
半导电导体屏蔽层的环保型聚丙烯半导电料层、绝缘层和半导电绝缘屏蔽层的半导电料挤包层为三层共挤构成。
所述导体是铜或铝第二类绞合紧压导体，导体的直流电阻和单丝根数符合GB/T3956的要求；或者导体是纵向阻水导体。
护套层外也可以有金属铠装层(可以是金属丝铠装，也可以是金属带铠装)；金属铠装层外可再包覆绕包带层；在金属铠装层(如有)或其外的绕包带层(如有)外再包覆外护套，这里外护套可以是聚氯乙烯护套、聚乙烯护套、低烟无卤材料护套等其中的一种。
半导电导体屏蔽层、半导电绝缘屏蔽层都可以是环保型聚丙烯半导电料挤包构成，绝缘层是环保型高性能聚丙烯弹性体料构成，它们均是热塑性的材料，可无害降解、回收再利用；无需交联，直接水冷却，大幅降低生产工艺要求和能源需求；无交联副产物，无需去气处理；其耐电压水平高，长期工作温度能够达到105℃，可大幅提高电缆的载流量、降低系统损耗。
表1是GB/T 12706中XLPE绝缘相应的标称厚度。
表1绝缘层标称厚度表
经过检测，本实用新型电缆的性能参数如下：
1、导体运行温度：导体长期运行最高温度不超过105℃，短路时(最长持续5s)不超过250℃。
2、例行交流电压试验：标准额定电压的单相试验电压及持续时间见表21。
表2例行试验电压及持续时间
3、局部放电试验：无任何超过声明灵敏度(5pC或更优)的可测放电。
4、弯曲试验及随后的局部放电试验：
弯曲试验圆柱体的直径应为：
20(D+d)±5％ 单芯非铠装
15(D+d)±5％ 单芯铠装
弯曲三次；随后的局部放电试验，无任何超过声明灵敏度(5pC或更优)的可测放电。D为成品电缆外径，d为导体外径。
5、室温下tanδ的测量：交流电压U0下，tanδ测量值不高于20×10-4。
6、加热循环试验：加热循环应持续至少8h，每一加热过程中，超过导体最高运行温度(5-10)℃，维持至少2h，随后空气中自然冷却至少3h，使导体温度不超过环境温度10℃。重复循环20次。第20次循环后，进行局部放电试验，无任何超过声明灵敏度(5pC或更优)的可测放电。
经受热循环时，试样应按GB/T 3048.11-2007的规定进行至少一次超过导体最高运行温度(5-10)℃时tanδ的测量。在交流电压U0下，tanδ测量值应不高于40×10-4。
第20个循环结束后，应按GB/T 3048.11-2007的规定进行室温下tanδ的测量。交流电压U0下，tanδ测量值应不高于20×10-4。
7、冲击电压试验及随后的工频电压试验：导体温度超过导体最高运行温度(5-10)℃，施加符合GB/T 12706要求的冲击电压，10次正极性冲击电压，电缆不击穿；在冲击电压试验后，进行例行交流电压试验，绝缘不击穿。
8、24h电压试验：试验电压峰值见表3。电压应逐渐升高至规定值，绝缘应不发生击穿。
表3 24h电压试验电压
| 额定电压U<sub>0</sub>/kV | 6 | 8.7 | 12 | 18 | 21 | 26 |
| 试验电压/kV | 30 | 40 | 50 | 63 | 73.5 | 91 |
9、在老化前和100℃×14d老化后，环保型聚丙烯半导电导体屏蔽体积电阻率应不超过1000Ω·m；环保型聚丙烯半导电绝缘屏蔽体积电阻率应不超过500Ω·m。
10、长时间稳定性试验：一个至少50m的成品电缆样品应埋地敷设或直接放置在在试验室的地面上。电缆端头需密封，其他配件也可包含在载荷循环试验中。在整个负载循环试验中，应至少包含3m的电缆样品在装有自来水的水箱中。水箱中水的体积不得超过水箱中电缆体积的10倍。如果外护套是由聚乙烯制成，则电缆可不浸入水中。每次加热循环试验时，一个2.5U0的交流电压施加在导体和金属屏蔽上，电压峰值见表4。
表4长时间稳定性试验电压
| 额定电压U<sub>0</sub>/kV | 3.6 | 6 | 8.7 | 12 | 18 | 21 | 26 |
| 试验电压峰值/kV | 9 | 15 | 22 | 30 | 45 | 53.5 | 65 |
在试样导体上通以电流加热，选择合适的电流，直至导体达到稳定温度，此温度应超过电缆正常运行是的导体最高温度0K～5K。三芯电缆的加热电流应通过所有导体。每次加热循环时，在通电加热3h后，导体应达到稳定温度。12h后，关闭载荷电流，随后样品保持切断电流12h。每周进行5次加热循环。试验期间，应至少进行30次热循环试验，电缆上施加的电压时间总计不小于1000h。
试验期间，整个电缆样品无击穿。载荷循环试验后，将浸在水箱中的3m电缆样品完全拆解，通过正常或矫正视力(无放大镜)检查，样品应无明显可见变化。
11、绝缘机械性能：老化前抗张强度不小于20MPa，断裂伸长率不小于350％；经135*10d老化后，抗张强度不小于20MPa，断裂伸长率不小于350％。
12、绝缘高温压力试验：k取0.7，130℃*6h试验后，压痕深度不超过50％。
13、绝缘吸水试验：经85℃*336h试验后，吸水≤3.0mg/cm2。
14、绝缘收缩试验：标记距离200mm，130℃*1h试验后，收缩率≤4％。
综上所述，本实用新型的中压电力电缆采用热塑性高性能聚丙烯弹性体材料作为绝缘，可无害降解、可回收再利用；耐电压水平高，长期工作温度能够达到105℃，可大幅提高电缆的载流量、降低系统损耗；无需交联，直接水冷却，无副产物，无需去气处理，大幅降低生产工艺要求和能源需求，加工成本低；聚丙烯树脂产量丰富，成本普遍低于聚乙烯树脂。新型环保中压电力电缆可取代目前大范围应用的交联聚乙烯绝缘中压电力电缆。
Claims (3)
1.一种单芯环保中压电力电缆，其特征是包括：缆芯、绕包带层和护套层，其中：
由导体及其外由内而外依次包裹的半导电导体屏蔽层、绝缘层和半导电绝缘屏蔽层构成绝缘线芯；绝缘线芯外由内而外依次包裹金属屏蔽层构成缆芯；缆芯外由内而外依次包裹绕包带层和护套层，其中：
所述半导电导体屏蔽层是由挤包的环保型聚丙烯半导电料层，或者在导体外先绕包半导电带，再在半导电带外包裹环保型聚丙烯半导电料层构成；
所述半导电导体屏蔽层和绝缘层紧密结合，半导电导体屏蔽层与绝缘层的接触界面光滑，半导电导体屏蔽层最薄点的厚度不小于0.5mm；
所述绝缘层是挤包的环保型聚丙烯弹性体绝缘料构成的绝缘层；所述绝缘层标称厚度不小于GB/T 12706中交联聚乙烯XLPE绝缘相应的标称厚度，其最薄点厚度不小于绝缘层标称厚度值的90％-0.1mm；
所述半导电绝缘屏蔽层包括：挤包可剥离或不可剥离的环保型聚丙烯半导电料构成半导电料挤包层，半导电料挤包层外绕包半导电带；
半导电绝缘屏蔽层与绝缘层紧密结合或可剥离，与绝缘层的接触界面光滑，半导电绝缘屏蔽层的最薄点厚度不小于0.5mm；
构成护套层的护套料是聚氯乙烯、聚乙烯或低烟无卤材料中的一种；
所述金属屏蔽层是铜带屏蔽层或铜丝屏蔽层；
铜丝屏蔽层的外表面由反向绕包的铜丝或铜带扎紧，铜丝屏蔽层的相邻铜丝的平均间隙不大于4mm；
铜带屏蔽层是一层或者多层重叠绕包的软铜带构成；铜带的平均搭盖率应不小于15％，其最小搭盖率应不小于5％，铜带标称厚度≥0.12mm；
绕包带层的绕包带是标称厚度至少为0.2mm的无纺布绕包带或加强型无纺布绕包带；
护套层的标称厚度不小于为1.2mm。
2.根据权利要求1所述的电缆，其特征是半导电导体屏蔽层的环保型聚丙烯半导电料层、绝缘层和半导电绝缘屏蔽层的半导电料挤包层为三层共挤构成。
3.根据权利要求1所述的电缆，其特征是所述导体是铜或铝第二类绞合紧压导体，导体的直流电阻和单丝根数符合GB/T 3956的要求；或者导体是纵向阻水导体。
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