本技術(shù)方案涉及電纜技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及高電能傳輸系統(tǒng)用電纜及其制造方法。
背景技術(shù):
電力電纜多為兩芯結(jié)構(gòu),由于類電纜自身特點,適用于軌道交通等領(lǐng)域中的電力傳輸中,有諸多不便。一般來說,可以采用同軸電力電纜來替代。
現(xiàn)有技術(shù)中的同軸電力電纜存在以下不足:
傳輸高電能時,會出現(xiàn)過載發(fā)熱,降低電纜使用壽命,嚴(yán)重時會燒毀電纜引起火災(zāi),造成財產(chǎn)損失;重量大、外徑大,柔軟性能差、彎曲半徑大,不滿足小空間安裝敷設(shè)要求;難于適用于-60℃低溫極寒環(huán)境下使用;
電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造方法不合理,在傳輸高電能時,電纜導(dǎo)體在同軸電纜自身強大的電磁力下,易發(fā)生變形,嚴(yán)重時擠壓損壞絕緣,導(dǎo)致系統(tǒng)故障不能正常運行。所以,急需一種高電能傳輸系統(tǒng)用電纜,解決上述問題,滿足高電能技術(shù)裝備發(fā)展對電力傳輸?shù)男枨蟆?/p>
技術(shù)實現(xiàn)要素:
:
為了解決上述不足,本技術(shù)方案提出一種高電能傳輸裝備用電纜,其材料全部采用無鹵材料,無鹵性能可通過gb/t17650.1-1998和gb/t17650.2-1998規(guī)定的鹵素評估試驗。
一種高電能傳輸裝備用電纜,所述電纜的結(jié)構(gòu)是由內(nèi)而外依次為內(nèi)導(dǎo)體(1)、內(nèi)導(dǎo)體絕緣層(3)、外導(dǎo)體層、繞包層(6)、外導(dǎo)體絕緣層(7)和外護(hù)套(8);
還包括第一半導(dǎo)電繞包屏蔽層(2)和第二半導(dǎo)電繞包屏蔽層(4);第一半導(dǎo)電繞包屏蔽層(2)繞包在所述內(nèi)導(dǎo)體(1)外,且在內(nèi)導(dǎo)體絕緣層(3)內(nèi);第二半導(dǎo)電繞包屏蔽層(4)繞包在內(nèi)導(dǎo)體絕緣層(3)外,且在外導(dǎo)體層內(nèi);
各層是同心結(jié)構(gòu);
所述第一半導(dǎo)電繞包屏蔽層(2)和第二半導(dǎo)電繞包屏蔽層(4)均是由涂有半導(dǎo)電膠體的纖維帶繞包構(gòu)成;所述第一、二半導(dǎo)電繞包屏蔽層的纖維帶繞包1層或多層,第一、二半導(dǎo)電繞包屏蔽層的平均厚度范圍是0.15mm~0.50mm,繞包搭蓋率范圍是5%~55%;
所述外導(dǎo)體層是單層的外導(dǎo)體層,或是由多個單層外導(dǎo)體層依次包覆構(gòu)成;
所述繞包層由無鹵帶繞包構(gòu)成,繞包層是1層或多層;每層繞包層的繞包搭蓋率不小于5%;
所述外導(dǎo)體絕緣層(7)是在繞包層(6)外擠包絕緣料構(gòu)成;
所述外護(hù)套(8)是在絕緣層(7)外擠包護(hù)套料構(gòu)成。
所述內(nèi)導(dǎo)體(1)是六類鍍錫軟圓銅導(dǎo)體;
所述內(nèi)導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)是,由多股股線復(fù)絞構(gòu)成,每根股線由多根軟圓銅單絲束合構(gòu)成;
所述每根股線中:銅單絲自內(nèi)而外分為多層;每層銅單絲中的相鄰兩根銅單絲相互緊密貼合;相鄰兩層銅單絲中,內(nèi)、外層銅單絲緊密貼合;相鄰兩層銅單絲的束合方向相同;最外層束合方向與所在層復(fù)絞方向相反;
所述內(nèi)導(dǎo)體中:股線自內(nèi)而外分為多層;每層股線中的相鄰兩股股線相互緊密貼合;相鄰兩層股線中,內(nèi)、外層股線緊密貼合;相鄰兩層股線的絞合方向相反;最外層股線絞合方向為左向;
導(dǎo)體束合節(jié)徑比不大于30倍;復(fù)絞節(jié)徑比內(nèi)層不大于20倍,外層不大于16倍,股線束合方向與所在層復(fù)絞方向相反。
所述內(nèi)導(dǎo)體絕緣層(3)是硅橡膠構(gòu)成的絕緣層;內(nèi)導(dǎo)體絕緣層的任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.25倍;內(nèi)導(dǎo)體絕緣層的平均厚度是3.7mm~5.0mm。
所述單層外導(dǎo)體層是鍍錫銅絲編織層;編織層的編織密度不小于70%;編織層的編織角為30°~80°;鍍錫銅單絲線徑范圍是0.2mm~0.4mm。
繞包層總的平均厚度范圍是0.15mm~0.50mm。
所述外導(dǎo)體絕緣層(7)是硅橡膠構(gòu)成的絕緣層;外導(dǎo)體絕緣任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.25倍。
所述外護(hù)套(8)是由聚氨酯護(hù)套料擠包構(gòu)成;外護(hù)套任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.5倍;
外導(dǎo)體絕緣層的平均厚度是2.6mm~4.0mm;外護(hù)套的平均厚度是1.5mm~3.5mm。
上述電纜在實際生產(chǎn)中遇到了問題:由于采用新的結(jié)構(gòu),采用傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝,或者是按照現(xiàn)有經(jīng)驗等在傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝上進(jìn)行修正都無法生產(chǎn)出達(dá)到理論性能的電纜,甚至無法生產(chǎn)符合電纜使用要求。為此,本發(fā)明提出一種新的制造方法,專用于該電纜,具體如下:
一種高電能傳輸裝備用電纜的制造方法,步驟包括:
1)制造內(nèi)導(dǎo)體:根據(jù)導(dǎo)體線徑要求,采用多根軟圓銅單絲先束合制成股線,多股束合股線再復(fù)絞制成;
所述股線中金屬單絲自內(nèi)而外分為多層;每層銅單絲中的相鄰兩根金屬單絲相互緊密貼合;相鄰兩層金屬單絲中,內(nèi)、外層銅單絲緊密貼合;相鄰兩層銅單絲的束合方向相同;最外層束合方向與所在層復(fù)絞方向相反;
所述內(nèi)導(dǎo)體中股線自內(nèi)而外分為多層;每層股線中的相鄰兩股股線相互緊密貼合;相鄰兩層股線中,內(nèi)、外層股線緊密貼合;相鄰兩層股線的絞合方向相反;最外層股線絞合方向為左向;
導(dǎo)體束合節(jié)徑比不大于30倍,復(fù)絞節(jié)徑比內(nèi)層不大于20倍,外層不大于16倍,股線束合方向應(yīng)與所在層復(fù)絞方向相反,復(fù)絞最外層為左向,相鄰層絞向相反;
2)制造第一半導(dǎo)電繞包屏蔽層:
由兩層半導(dǎo)電繞包帶重疊繞包在內(nèi)導(dǎo)體外;或者是一層在內(nèi)的耐高溫繞包帶和一層在外的半導(dǎo)電繞包帶重疊繞包在導(dǎo)體外;
內(nèi)層繞包帶的繞包方向為右向,外層繞包帶的繞包方向為左向,兩層繞包帶的繞包搭蓋率都不小于5%;
3)制造內(nèi)導(dǎo)體絕緣層:先采用擠包方式把絕緣料包裹在第一半導(dǎo)電繞包屏蔽層外,然后進(jìn)行蒸汽連續(xù)硫化:
擠包:自進(jìn)料到出料方向,擠塑機的機身各溫區(qū)和機頭通入循環(huán)水冷卻,使擠出溫度保持在0℃~25℃。
內(nèi)導(dǎo)體絕緣擠出時,同心度不大于1.25,使用在線側(cè)偏裝置進(jìn)行實時檢測,實現(xiàn)實時檢測和調(diào)整同心度;
硫化汽壓、溫度和時間分別為:0.8mpa±0.05mpa、170℃±5℃和16min±2min;
冷卻:采用循環(huán)水冷卻,水位要求為:液位儀測量實際值為16%~20%;
在冷卻結(jié)束后進(jìn)行干燥處理;再在內(nèi)導(dǎo)體絕緣層表面涂覆滑石粉并實時進(jìn)行火花耐壓測試;
4)制造第二半導(dǎo)電繞包屏蔽層:
由兩層半導(dǎo)電繞包帶重疊繞包內(nèi)導(dǎo)體絕緣層外,兩層繞包帶的繞包方向相反,兩層繞包帶的繞包搭蓋率都不小于5%;
5)制造外導(dǎo)體:
所述外導(dǎo)體根據(jù)直流電阻要求,采用一層或多層鍍錫銅絲同心編織在第二半導(dǎo)電繞包屏蔽層外;每層編織層中的任意一錠編織內(nèi)金屬絲緊密接觸,錠與錠之間緊密接觸;采用高柔軟性鍍錫銅絲,確保相鄰編織層之間緊密接觸,每層編織層的編織密度不小于70%,編織角為30°~80°;鍍錫銅單絲線徑范圍是0.2mm~0.4mm;
6)制造繞包層:
由一層在內(nèi)的加強型無紡布繞包帶和一層在外的耐高溫?zé)o紡布繞包帶重疊繞包在導(dǎo)體外;內(nèi)、外兩層繞包帶的繞包方向相反,兩層繞包帶的繞包搭蓋率都不小于5%;
7)制造外導(dǎo)體絕緣層:
采用擠包方式把絕緣料包裹在繞包層外,然后對外導(dǎo)體絕緣線芯進(jìn)行蒸汽連續(xù)硫化;
擠包:自進(jìn)料到出料方向,擠塑機的機身各溫區(qū)和機頭通入循環(huán)水冷卻,使擠出溫度保持在(0~25)℃。
外導(dǎo)體絕緣擠出時,同心度不大于1.25,使用在線側(cè)偏裝置進(jìn)行實時檢測,實現(xiàn)實時檢測并調(diào)整同心度;
硫化汽壓、溫度和時間分別為:(0.85±0.05)mpa、(175±5)℃、(20±2)min;
冷卻:采用循環(huán)水冷卻,水位設(shè)定(15±2)%;
在冷卻結(jié)束后進(jìn)行干燥處理;再在外導(dǎo)體絕緣層上涂覆滑石粉后,進(jìn)行火花耐壓測試;
8)擠包外護(hù)套:
采用擠包方式把護(hù)套料層包裹在外導(dǎo)體絕緣外構(gòu)成外護(hù)套,得到電纜;護(hù)套擠包采用擠壓式或擠管式生產(chǎn),冷卻方式采用分段水冷冷卻;
擠包:自進(jìn)料到出料方向,擠塑機的機身溫區(qū)為一區(qū)(160~180)℃、二區(qū)(165~185)℃、三區(qū)(170~190)℃、四區(qū)(175~195)℃、五區(qū)(175~195)℃、六區(qū)(180~200)℃;其中,機身一區(qū)、二區(qū)為加料段,三區(qū)、四區(qū)和五區(qū)為塑化段,六區(qū)為均化段;機頭溫度為(180~200)℃;
冷卻:自擠塑機出料口至冷卻結(jié)束,分為如下冷卻區(qū)域:
一區(qū)的冷卻水的溫度范圍是40~60℃、二區(qū)的冷卻水的溫度范圍是常溫,使冷卻結(jié)束后的線芯的溫度與相應(yīng)冷卻水的水溫一致;根據(jù)生產(chǎn)過程中線芯的線速度,控制冷卻水池的長度和容積。
在冷卻結(jié)束后,進(jìn)行干燥處理。
所述步驟3)內(nèi)導(dǎo)體絕緣層的絕緣料,以及步驟7)外導(dǎo)體絕緣層的絕緣料都是高抗拉硅橡膠,采用的硫化劑都是為雙二五硫化劑;煉膠比例為:硅橡膠混煉膠:雙二五硫化劑=100:1.1;內(nèi)導(dǎo)體絕緣任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.25倍。根據(jù)生產(chǎn)過程中線芯的線速度,控制汽壓、溫度、冷卻水位的高低,使導(dǎo)體絕緣硫化充分,冷卻至常溫,結(jié)構(gòu)緊密。
所述步驟8)中,外護(hù)料是聚氨酯護(hù)套料擠包構(gòu)成;外護(hù)套任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.5倍;外導(dǎo)體絕緣層的平均厚度是2.6mm~4.0mm;外護(hù)套的平均厚度是1.5mm~3.5mm。
所述步驟3)、步驟7)和步驟8)中的干燥處理都是采用壓縮空氣吹干。
優(yōu)選方案1:所述步驟3)中
擠包:機身溫度控制在5℃;
硫化汽壓、溫度和時間為0.75mpa、165℃、18min;
冷卻水位:水位設(shè)定16%;
所述步驟7)中
擠包:機身溫度控制在15℃;
硫化汽壓、溫度和時間為0.80mpa、170℃、22min;
冷卻水位:水位設(shè)定18%;
所述步驟8)中
擠包:一區(qū)160℃、二區(qū)165℃、三區(qū)170℃、四區(qū)175℃、五區(qū)175℃、六區(qū)180℃、機頭一區(qū)180℃、機頭二區(qū)180℃、機頭三區(qū)180℃、機頭四區(qū)180℃;
冷卻:一區(qū)的冷卻水的溫度范圍是[50,60℃]、二區(qū)的冷卻水的溫度范圍是室溫;
或者是,
優(yōu)選方案2:所述步驟3)中
擠包:機身溫度控制在15℃;
硫化汽壓、溫度和時間為0.80mpa、170℃、16min;
冷卻水位:水位設(shè)定18%
所述步驟7)中
擠包:機身溫度控制在15℃;
硫化汽壓、溫度和時間為0.85mpa、175℃、20min;
冷卻水位:水位設(shè)定18%;
所述步驟8)中
擠包:一區(qū)170℃、二區(qū)175℃、三區(qū)180℃、四區(qū)185℃、五區(qū)185℃、六區(qū)190℃、機頭一區(qū)190℃、機頭二區(qū)190℃、機頭三區(qū)190℃、機頭四區(qū)190℃;
冷卻:一區(qū)的冷卻水的溫度范圍是[40,43℃]、二區(qū)的冷卻水的溫度范圍是室溫;
優(yōu)選方案3:所述步驟3)中
擠包:機身溫度控制在25℃;
硫化汽壓、溫度和時間為0.85mpa、175℃、14min;
冷卻水位:水位設(shè)定20%;
所述步驟7)中
擠包:機身溫度控制在15℃;
硫化汽壓、溫度和時間為0.90mpa、180℃、18min;
冷卻水位:水位設(shè)定17%;
所述步驟8)中
擠包:一區(qū)180℃、二區(qū)185℃、三區(qū)190℃、四區(qū)195℃、五區(qū)195℃、六區(qū)200℃、機頭一區(qū)200℃、機頭二區(qū)200℃、機頭三區(qū)200℃、機頭四區(qū)200℃;
冷卻:一區(qū)的冷卻水的溫度范圍是(43,50℃)、二區(qū)的冷卻水的溫度范圍是室溫。
采用本制造方法,完全可以實現(xiàn)電纜的設(shè)計要求,本方法制造電纜的一次合格率達(dá)大于98.7%,制得電纜性能完全可以到達(dá)或超過檢測標(biāo)準(zhǔn)。其中,優(yōu)選方案2制得的電纜的一次合格率為99.8%,優(yōu)選方案1和3制得的電纜的一次合格率分別為99.2%和99.6%。
本電纜的有益效果為:
1)外導(dǎo)體采用1層或多層同心編織結(jié)構(gòu),同心包覆在半導(dǎo)電第二繞包層外,與普通2芯電纜相比,①省去了成纜填充和繞包材料,重量和外徑得到大幅降低,實現(xiàn)輕型化、小型化特點;②結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,使電纜內(nèi)、外導(dǎo)體在強大的電磁力下,不會出現(xiàn)變形和擠壓損壞絕緣,能夠安全可靠運行。
2)電纜由內(nèi)而外分別設(shè)置了半導(dǎo)電第一繞包層、半導(dǎo)電第二繞包層和繞包層,使電纜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,加工方便,進(jìn)一步保護(hù)了內(nèi)導(dǎo)體絕緣和外導(dǎo)體絕緣,使電纜內(nèi)、外導(dǎo)體在強大的電磁力下,不會對絕緣造成擠壓損壞,其中半導(dǎo)電第一繞包層和半導(dǎo)電第二繞包層使電場得到充分均化,不會出現(xiàn)電場積聚擊穿,能夠安全可靠運行。
3)內(nèi)導(dǎo)體絕緣和外導(dǎo)體絕緣采用擠包高壓連續(xù)硫化工藝、火花耐壓在線檢測和在線測偏等技術(shù)生產(chǎn),使用電纜①結(jié)構(gòu)在高壓作用下進(jìn)一步密實,外徑和重量進(jìn)一步減小,②絕緣硫化充分,機械物理性能和電性能得到保證,同心度不大于1.25。
4)內(nèi)導(dǎo)體絕緣和外導(dǎo)體絕緣選擇了硅橡膠,使用電纜長期允許工作最高溫度提高至180℃以上,使電纜能夠安全傳輸高電能,不出現(xiàn)過載發(fā)熱和燒毀電纜等問題。
5)導(dǎo)體選用第6類鍍錫軟銅導(dǎo)體,采用束合+復(fù)絞工藝生產(chǎn);內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體絕緣采用柔軟型硅橡膠;
外導(dǎo)體采用編織結(jié)構(gòu);外護(hù)套采用柔軟型聚氨酯。使電纜具有優(yōu)異的柔軟度和較小的彎曲半徑,滿足小空間安裝敷設(shè)要求。
6)內(nèi)導(dǎo)體絕緣和外導(dǎo)體絕緣選擇了硅橡膠,外護(hù)套選用了聚氨酯,使用電纜具有優(yōu)異的耐低溫性能,在-60℃低溫極寒環(huán)境下能夠安全使用。
因此,本電纜具有柔軟性好,輕型化,載流能力高、環(huán)保等特點,性能安全可靠,使用壽命長。
綜上所述,在各個步驟中都采用特定的工藝方法,使得本方法制得的電纜其電、機械等性能均能達(dá)到或超過檢測要求,使高電能傳輸裝備用電纜能夠安全可靠的傳輸高電能,具備輕型化、小型化、耐低溫、柔軟性能好、彎曲半徑小等優(yōu)異性能,適用于高電能技術(shù)裝備。
附圖說明
圖1是本實施例的電纜徑向截面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中:1、內(nèi)導(dǎo)體,2、第一半導(dǎo)電繞包屏蔽層,3、內(nèi)導(dǎo)體絕緣層,4、第二半導(dǎo)電繞包屏蔽層,5、第一外導(dǎo)體層、6、繞包層,7、外導(dǎo)體絕緣層,8、外護(hù)套,9、第二外導(dǎo)體層,10、第三外導(dǎo)體層,11、第四外導(dǎo)體層,12、第五外導(dǎo)體層。
圖2是本實施例的電纜的生產(chǎn)工藝流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
如圖1所示的實施例如下:
一種高電能傳輸裝備用電纜,其結(jié)構(gòu)由內(nèi)而外為:內(nèi)導(dǎo)體1、半導(dǎo)電第一繞包層2、內(nèi)導(dǎo)體絕緣3、半導(dǎo)電第二繞包層4、外導(dǎo)體5、繞包層6、外導(dǎo)體絕緣7和外護(hù)套8。
內(nèi)導(dǎo)體1外繞包第一半導(dǎo)電繞包屏蔽層2,第一半導(dǎo)電繞包屏蔽層2外包裹內(nèi)導(dǎo)體絕緣3,內(nèi)導(dǎo)體絕緣3外繞包第二半導(dǎo)電繞包屏蔽層4,第二半導(dǎo)電繞包屏蔽層4外同心設(shè)置外導(dǎo)體5,外導(dǎo)體5外繞包繞包層6,繞包層6外包裹外導(dǎo)體絕緣7,外導(dǎo)體絕緣7外包裹外護(hù)套8。
1—內(nèi)導(dǎo)體:由鍍錫軟圓銅絲絞合而成的第6類導(dǎo)體。內(nèi)導(dǎo)體優(yōu)選第6類鍍錫軟圓銅導(dǎo)體,采用束合+復(fù)絞方式生產(chǎn),束合節(jié)徑比不大于30倍,復(fù)絞內(nèi)層不大于20倍,復(fù)絞外層不大于16倍。使電纜具有良好的柔軟性能。
2—第一半導(dǎo)電繞包屏蔽層:優(yōu)選涂有半導(dǎo)電膠體的纖維帶繞包1層或多層,繞包搭蓋率不小于5%。也可以優(yōu)選聚四氟乙烯或類似高溫帶和涂有半導(dǎo)電膠體的纖維帶組合繞包1層或多層,繞包搭蓋率不小于5%。使電纜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,內(nèi)導(dǎo)體表面電場均勻、無積聚。
3—內(nèi)導(dǎo)體絕緣:優(yōu)選高抗拉硅橡膠(可選牌號為ht274的電纜絕緣料)、雙二五硫化劑,顏色任選或不選,煉膠比例為硅橡膠混煉膠:雙二五硫化劑:色膠(如果有)=100:1.1:0.2。使內(nèi)導(dǎo)體絕緣具有優(yōu)異的電性能和物理性能。內(nèi)導(dǎo)體絕緣任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.25倍。
4—第二半導(dǎo)電繞包屏蔽層:優(yōu)選2層涂有半導(dǎo)電膠體的纖維帶重疊繞包而成。繞包搭蓋率不小于5%,使電纜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,外導(dǎo)體表面電場均勻、無積聚。
5—外導(dǎo)體:優(yōu)選5層鍍錫銅絲編織而成。每層編織密度應(yīng)不小于70%。每層編織角應(yīng)控制在(30~80)°,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,在強電場下,不會因電磁力而發(fā)生變形。
6—繞包層:優(yōu)選1層加強型無紡布(內(nèi))+1層耐高溫?zé)o紡布(外)重疊繞包而成。繞包搭蓋率不小于5%。
7—外導(dǎo)體絕緣:優(yōu)選高抗拉硅橡膠(可選牌號為ht274的電纜絕緣料)、雙二五硫化劑,顏色任選或不選,煉膠比例為硅橡膠混煉膠:雙二五硫化劑:色膠(如果有)=100:1.1:0.2。外導(dǎo)體絕緣任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.25倍。使外導(dǎo)體絕緣具有優(yōu)異的電性能和物理性能。
8—外護(hù)套:采用聚氨酯(優(yōu)選聚醚型聚氨酯)擠包而成,使電纜具有優(yōu)異的耐低溫、耐磨損等性能。外護(hù)套任意截面上最大厚度不大于最小厚度的1.5倍。
本實施例的電纜,其制造方法如圖2,包括步驟:
1)制造內(nèi)導(dǎo)體:根據(jù)導(dǎo)體線徑要求,采用多根軟圓銅單絲(如:41根,單根直徑0.293mm)先束合制成股線,多股束合股線(如:61股,單股股線直徑2.3mm)再復(fù)絞制成;
2)制造第一半導(dǎo)電繞包屏蔽層:優(yōu)選兩層半導(dǎo)電帶重疊繞包在內(nèi)導(dǎo)體外,也可以優(yōu)選1層聚四氟乙烯高溫帶(內(nèi))+1層半導(dǎo)電帶(外)重疊繞包在導(dǎo)體外;
3)制造內(nèi)導(dǎo)體絕緣層:采用擠包方式把絕緣料包裹在第一半導(dǎo)電繞包屏蔽層外,然后對內(nèi)導(dǎo)體絕緣線芯進(jìn)行蒸汽連續(xù)硫化;
4)制造第二半導(dǎo)電繞包屏蔽層:優(yōu)選兩層半導(dǎo)電帶重疊繞包在內(nèi)導(dǎo)體絕緣外;
5)制造外導(dǎo)體:優(yōu)選5層鍍錫銅絲(如:5層編織,每層256根,單根直徑0.39mm)同心編織在半導(dǎo)電第二繞包層外;
6)制造繞包層:優(yōu)選1層加強型無紡布繞包(內(nèi))和1層耐高溫?zé)o紡布(外)組合重疊繞包外導(dǎo)體外;
7)制造外導(dǎo)體絕緣層:采用擠包方式把絕緣料包裹在繞包層外,然后對外導(dǎo)體絕緣線芯進(jìn)行蒸汽連續(xù)硫化;
8)制造外護(hù)套層:采用擠包方式把外護(hù)套層包裹在外導(dǎo)體絕緣外,構(gòu)成電纜;護(hù)套擠包采用擠壓式或擠管式生產(chǎn),冷卻方式采用分段水冷冷卻。
具體的工藝要求為:
1)制造內(nèi)導(dǎo)體:根據(jù)導(dǎo)體線徑要求,采用多根軟圓銅單絲(如:41根,單根直徑0.293mm)先束合制成股線,多股束合股線(如:61股,單股股線直徑2.3mm)再復(fù)絞制成;
所述股線中金屬單絲自內(nèi)而外分為多層;每層金屬單絲中的相鄰兩根金屬單絲相互緊密貼合;相鄰兩層金屬單絲中,內(nèi)、外層金屬單絲緊密貼合;相鄰兩層金屬單絲的束合方向相同;最外層束合方向與所在層復(fù)絞方向相反;
所述內(nèi)導(dǎo)體中股線自內(nèi)而外分為多層;每層股線中的相鄰兩股股線相互緊密貼合;相鄰兩層股線中,內(nèi)、外層股線緊密貼合;相鄰兩層股線的絞合方向相反;最外層股線絞合方向為左向;
導(dǎo)體束合節(jié)徑比不大于30倍,復(fù)絞節(jié)徑比內(nèi)層不大于20倍,外層不大于16倍,股線束合方向應(yīng)與所在層復(fù)絞方向相反,復(fù)絞最外層為左向,相鄰層絞向相反。為避免導(dǎo)體蛇形,優(yōu)選采用合金模生產(chǎn)。
2)制造第一半導(dǎo)電繞包屏蔽層:優(yōu)選1層聚四氟乙烯高溫帶(內(nèi))+1層半導(dǎo)電帶(外)重疊繞包在內(nèi)導(dǎo)體外,第1層繞包方向為右向,第2層繞包方向為左向,兩層繞包搭蓋率不小于5%;
3)制造內(nèi)導(dǎo)體絕緣層:采用擠包方式把絕緣料包裹在第一半導(dǎo)電繞包屏蔽層外,然后對內(nèi)導(dǎo)體絕緣線芯進(jìn)行蒸汽連續(xù)硫化;
擠包:自進(jìn)料到出料方向,擠塑機的機身各溫區(qū)和機頭通入循環(huán)水冷卻,使擠出溫度保持在(0~25)℃。
內(nèi)導(dǎo)體絕緣擠出時,同心度不大于1.25,使用在線側(cè)偏裝置進(jìn)行實時檢測,實現(xiàn)實時檢測、調(diào)整同心度;
硫化汽壓、溫度和時間為(0.8±0.05)mpa、(170±5)℃、(16±2)min;
冷卻:采用循環(huán)水冷卻,水位設(shè)定(18±2)%;
根據(jù)生產(chǎn)過程中線芯的線速度,控制汽壓、溫度、冷卻水位的高低,使內(nèi)導(dǎo)體絕緣硫化充分,冷卻至常溫,結(jié)構(gòu)緊密;
在冷卻結(jié)束后,進(jìn)行干燥處理,內(nèi)導(dǎo)體絕緣半成品上盤前涂覆滑石粉和進(jìn)行火花耐壓測試,避免上盤后內(nèi)導(dǎo)體絕緣之間發(fā)生粘連,實現(xiàn)實時確認(rèn)了內(nèi)導(dǎo)體絕緣電氣性能優(yōu)異;
采用本工藝,可以減少內(nèi)導(dǎo)體絕緣同心度超標(biāo)、粘連、硫化不充分、松散等工藝缺陷;
4)制造第二半導(dǎo)電繞包屏蔽層:優(yōu)選兩層半導(dǎo)電帶重疊繞包內(nèi)導(dǎo)體絕緣外,2層繞包方向相反,兩層繞包搭蓋率不小于5%;
5)制造外導(dǎo)體:
所述外導(dǎo)體根據(jù)直流電阻要求,采用1層或多層鍍錫銅絲同心編織在半導(dǎo)電第二繞包層外,每層編織中任意一錠編織內(nèi)金屬絲緊密接觸,錠與錠之間緊密接觸,編織層與編織層之間緊密接觸,每層編織密度不小于70%,每層編織角應(yīng)控制在(30~80)度之間;
6)制造繞包層:優(yōu)選1層加強型無紡布繞包(內(nèi))和1層耐高溫?zé)o紡布(外)組合重疊繞包外導(dǎo)體外,2層繞包方向相反,兩層繞包搭蓋率不小于5%;
7)制造外導(dǎo)體絕緣層:采用擠包方式把絕緣料包裹在繞包層外,然后對外導(dǎo)體絕緣線芯進(jìn)行蒸汽連續(xù)硫化;
擠包:自進(jìn)料到出料方向,擠塑機的機身各溫區(qū)和機頭通入循環(huán)水冷卻,使擠出溫度保持在(0~25)℃。
外導(dǎo)體絕緣擠出時,同心度不大于1.25,使用在線側(cè)偏裝置進(jìn)行實時檢測,實現(xiàn)實時檢測、調(diào)整同心度;
硫化汽壓、溫度和時間為(0.85±0.05)mpa、(175±5)℃、(20±2)min;
冷卻:采用循環(huán)水冷卻,水位設(shè)定(15±2)%;
根據(jù)生產(chǎn)過程中線芯的線速度,控制汽壓、溫度、冷卻水位的高低,使外導(dǎo)體絕緣硫化充分,冷卻至常溫,結(jié)構(gòu)緊密;
在冷卻結(jié)束后,進(jìn)行干燥處理,外導(dǎo)體絕緣半成品上盤前涂覆滑石粉和進(jìn)行火花耐壓測試,避免上盤后外導(dǎo)體絕緣之間發(fā)生粘連,實現(xiàn)實時確認(rèn)了外導(dǎo)體絕緣電氣性能優(yōu)異;
采用本工藝,可以減少外導(dǎo)體絕緣同心度超標(biāo)、粘連、硫化不充分、松散等工藝缺陷;
8)擠包外護(hù)套:采用擠包方式把外護(hù)套層包裹在外導(dǎo)體絕緣外,構(gòu)成電纜;護(hù)套擠包采用擠壓式或擠管式生產(chǎn),冷卻方式采用分段水冷冷卻;
擠包:自進(jìn)料到出料方向,擠塑機的機身溫區(qū)為一區(qū)(160~180)℃、二區(qū)(165~185)℃、三區(qū)(170~190)℃、四區(qū)(175~195)℃、五區(qū)(175~195)℃、六區(qū)(180~200)℃、機頭一區(qū)(180~200)℃、機頭二區(qū)(180~200)℃、機頭三區(qū)(180~200)℃、機頭四區(qū)(180~200)℃;其中,機身一區(qū)、二區(qū)為加料段,三區(qū)、四區(qū)和五區(qū)為塑化段,六區(qū)為均化段。
根據(jù)外導(dǎo)體絕緣半成品外徑大小,也可以選擇相應(yīng)大小的擠塑機,溫度設(shè)定相同,外護(hù)套擠出同心度不大于1.50。
冷卻:自擠塑機出料口至冷卻結(jié)束,分為如下冷卻區(qū)域:
一區(qū)的冷卻水的溫度范圍是40~60℃、二區(qū)的冷卻水的溫度范圍是常溫;根據(jù)生產(chǎn)過程中線芯的線速度,控制冷卻水池的長度和容積,使冷卻結(jié)束后的線芯的溫度與相應(yīng)冷卻水的水溫一致;
在冷卻結(jié)束后,進(jìn)行干燥處理。采用本工藝,可以減少護(hù)套表面的毛糙、斷面有氣孔等工藝缺陷。
所述步驟3)、步驟7)和步驟8)中的干燥處理都是采用壓縮空氣吹干。
本電纜的原理為:
(1)采用半導(dǎo)電繞包屏蔽層的措施保證電場充分均化,尤其針對3000v及以電壓時,采用特定的繞包方式及屏蔽層厚度,切實保證直流電力電纜運行時安全可靠,同時還保證了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,也方便加工。
(2)內(nèi)導(dǎo)體絕緣層是硅橡膠絕緣料,使電纜具有優(yōu)異的電氣性能和耐空間電荷性能,工作提高至180℃以上,使內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體能夠長期通入特高脈沖電流使用,性能安全可靠,使用壽命長,不易被電荷擊穿,形成優(yōu)異電氣保護(hù)作用,同時電纜具有優(yōu)異的耐低溫性能,在-60℃下可以安全使用。
(3)半導(dǎo)電繞包屏蔽層優(yōu)是涂有半導(dǎo)電膠體的纖維帶,使電場的均勻性得到進(jìn)一步提高。
(4)內(nèi)導(dǎo)體優(yōu)選采用六類鍍錫軟圓銅導(dǎo)體使電纜具有優(yōu)異的抗氧化性,柔軟性。
(5)外導(dǎo)體優(yōu)選是1層或多層鍍錫銅絲編織層,結(jié)構(gòu)緊密穩(wěn)定,性能安全可靠,使電纜在通入特高脈沖直流電的情況下,能夠承受高強度電磁力而不變形,提高了電纜的使用壽命、并且具有優(yōu)異的抗氧化性和柔軟性。外導(dǎo)體同心包覆在第二半導(dǎo)電繞包屏蔽層外,與普通兩芯規(guī)格直流電纜相比,有效減小了電纜外徑和重量,實現(xiàn)了輕型化、小外徑。
(6)繞包層采用無鹵帶,使電纜低煙阻燃低毒,環(huán)保,使用電纜結(jié)構(gòu)緊密,加工方便。
(7)外導(dǎo)體絕緣層是硅橡膠絕緣料,使電纜具有優(yōu)異的電氣性能和耐空間電荷性能,工作提高至180℃以上,能夠外導(dǎo)體能夠長期通入特高脈沖電流使用,性能安全可靠,使用壽命長,不易被電荷擊穿,形成優(yōu)異電氣保護(hù)作用。外導(dǎo)體絕緣同心包覆在繞包層外,與普通兩芯規(guī)格直流電纜相比,有效減小了電纜外徑和重量,實現(xiàn)了輕型化。同時電纜具有優(yōu)異的耐低溫性能,在-60℃下可以安全使用。
(8)外護(hù)套層是聚氨酯護(hù)套料,使電纜具有優(yōu)異柔軟性能、耐日光老化、耐水解、耐油、耐磨損、抗撕裂等性能。同時電纜具有優(yōu)異的耐低溫性能,在-60℃下可以安全使用。
(9)本發(fā)明的內(nèi)導(dǎo)體絕緣層、繞包層、外導(dǎo)體絕緣層、外護(hù)套層均滿足環(huán)保性能要求,環(huán)保,且阻燃,安全性好。
(10)通過特別設(shè)計的各層結(jié)構(gòu),使各層的功能和性能得以匹配,使本電纜能夠達(dá)到機械性能、電性能的指標(biāo)要求。
例1:
所述步驟3)中
擠包:機身溫度控制在5℃;
硫化汽壓、溫度和時間為0.75mpa、165℃、18min;
冷卻水位:水位設(shè)定16%
所述步驟7)中
擠包:機身溫度控制在15℃;
硫化汽壓、溫度和時間為0.80mpa、170℃、22min;
冷卻水位:水位設(shè)定18%
所述步驟8)中
擠包:一區(qū)160℃、二區(qū)165℃、三區(qū)170℃、四區(qū)175℃、五區(qū)175℃、六區(qū)180℃、機頭一區(qū)180℃、機頭二區(qū)180℃、機頭三區(qū)180℃、機頭四區(qū)180℃;
冷卻:一區(qū)的冷卻水的溫度范圍是[50,60℃]、二區(qū)的冷卻水的溫度范圍是室溫。
例2:
所述步驟3)中
擠包:機身溫度控制在15℃;
硫化汽壓、溫度和時間為0.80mpa、170℃、16min;
冷卻水位:水位設(shè)定18%
所述步驟7)中
擠包:機身溫度控制在15℃;
硫化汽壓、溫度和時間為0.85mpa、175℃、20min;
冷卻水位:水位設(shè)定18%
所述步驟8)中
擠包:一區(qū)170℃、二區(qū)175℃、三區(qū)180℃、四區(qū)185℃、五區(qū)185℃、六區(qū)190℃、機頭一區(qū)190℃、機頭二區(qū)190℃、機頭三區(qū)190℃、機頭四區(qū)190℃;
冷卻:一區(qū)的冷卻水的溫度范圍是[40,43℃]、二區(qū)的冷卻水的溫度范圍是室溫。
例3:
所述步驟3)中
擠包:機身溫度控制在25℃;
硫化汽壓、溫度和時間為0.85mpa、175℃、14min;
冷卻水位:水位設(shè)定20%
所述步驟7)中
擠包:機身溫度控制在15℃;
硫化汽壓、溫度和時間為0.90mpa、180℃、18min;
冷卻水位:水位設(shè)定17%
所述步驟8)中
擠包:一區(qū)180℃、二區(qū)185℃、三區(qū)190℃、四區(qū)195℃、五區(qū)195℃、六區(qū)200℃、機頭一區(qū)200℃、機頭二區(qū)200℃、機頭三區(qū)200℃、機頭四區(qū)200℃;
冷卻:一區(qū)的冷卻水的溫度范圍是(43,50℃)、二區(qū)的冷卻水的溫度范圍是室溫。
本電纜的使用:電纜敷設(shè)于小空間高電能傳輸裝備中。
經(jīng)試驗驗證,本電纜的性能如下:
電性能:
1、20℃導(dǎo)體直流電阻符合iec60228或gb/t3956規(guī)定。
2、交流耐壓試驗:施加20kv交流電壓,持續(xù)5min,試驗過程絕緣不擊穿。
3、短路試驗:dc7000v,10ms內(nèi)最大電流100ka,間隔5s連續(xù)50次,不擊穿,電纜表面溫度不超過125℃。
機械性能:
1、內(nèi)導(dǎo)體絕緣和外導(dǎo)體絕緣老化前機械性能:抗張強度≥10.0mpa,斷裂伸長率≥250%。
2、內(nèi)導(dǎo)體絕緣和外導(dǎo)體絕緣老化后機械性能(200±3℃,10d):抗張強度≥8.0mpa,斷裂伸長率≥150%。
3、護(hù)套老化前機械性能:抗張強度≥30.0mpa,斷裂伸長率≥300%。
4、護(hù)套老化后機械性能(135±3℃,7d):抗張強度≥20.0mpa,斷裂伸長率≥200%。
5、絕緣熱延伸:250±3℃,10min,20n/cm2條件下;載荷下最大伸長率不大于175%,冷卻后永久伸長率不大于15%。
無鹵環(huán)保性能:
電纜通過gb/t17650.1-1998和gb/t17650.2-1998規(guī)定的鹵素評估試驗。