專(zhuān)利名稱(chēng)：一種防水耐油污的10kV中壓變頻器電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種防水耐油污的變頻器電纜，更確切地說(shuō)涉及一種防水耐油污IOkV中壓變頻器電纜。屬于電纜領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電力、電子技術(shù)及微電子技術(shù)的發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)得到迅速發(fā)展并且日益完善，中小容量的低壓變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中。近年來(lái)，隨著國(guó)外變頻器市場(chǎng)的迅速增長(zhǎng)并且大量涌入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，對(duì)中、高壓大容量交流電機(jī)需求的不斷增多，雖然變頻器的重要性已越來(lái)越被人們關(guān)注，但是中、高壓變頻技術(shù)在國(guó)內(nèi)尚屬一門(mén)新技術(shù)，國(guó)內(nèi)選用的中、高壓變頻器大多依賴(lài)于進(jìn)口，而作為變頻器與電源及電機(jī)連接傳輸?shù)闹小⒏邏鹤冾l器電纜，也大多由國(guó)外公司配套供應(yīng)。目前工業(yè)領(lǐng)域中IOkV中壓電機(jī)采用變頻調(diào)速的越來(lái)越多，而IOkV中壓變頻器電纜是變頻器與電源的連接電纜，由于變頻調(diào)速系統(tǒng)工作時(shí)，頻率變換比較頻繁，因而電力通過(guò)電纜傳輸后能否實(shí)現(xiàn)變頻器的工作質(zhì)量，電纜本身的性能特性至關(guān)重要。從整個(gè)變頻系統(tǒng)來(lái)看，電纜要適應(yīng)這個(gè)要求，必須要在兩個(gè)方面予以充分保證:一是電纜結(jié)構(gòu)，首先電纜結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足變頻器輸入方式，針對(duì)目前變頻器發(fā)展趨勢(shì)及性能需要，必須設(shè)計(jì)成“3+3”結(jié)構(gòu)或同心導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，有廠家曾試圖將普通電纜用于變頻器的輸入和輸出系統(tǒng)，但使用后系統(tǒng)常出現(xiàn)誤動(dòng)作，無(wú)法正常工作，“3+3”結(jié)構(gòu)或同心導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可以有效實(shí)現(xiàn)變頻器和電源的匹配，改善功率因數(shù)，減少輸入高次諧波的不良影響。二是電纜應(yīng)滿足電磁兼容性要求，不但要做到防止外界電磁場(chǎng)對(duì)電纜的影響，又要做到防止電纜本身對(duì)變頻器其他元器件的影響，這就對(duì)電纜屏蔽層提出更高的要求，做到精確設(shè)計(jì)。變頻器電纜適用于傳動(dòng)系統(tǒng)，尤其適用于造紙、鋼鐵、紡織、金屬加工和食品加工等應(yīng)用領(lǐng)域，該類(lèi)電纜通常敷設(shè)在油污重、潮濕氣大、有積水等惡劣工作環(huán)境中，當(dāng)電纜長(zhǎng)期處于潮濕氣大、有積水，含有油類(lèi)的惡劣環(huán)境中工作時(shí)，電纜應(yīng)具有一定的防水及抑制油類(lèi)滲透的能力，僅靠普通護(hù)層結(jié)構(gòu)的電纜顯然是無(wú)法滿足這個(gè)要求。眾所周知，變頻器不但在傳統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，而且?guī)缀跻呀?jīng)擴(kuò)展到工業(yè)生產(chǎn)的所有領(lǐng)域，這是科技發(fā)展的必然，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外變頻器市場(chǎng)的增長(zhǎng)速度每年都在10%以上，由于變頻器在節(jié)能、性能、效率、操作性等方面的顯著優(yōu)點(diǎn)，變頻器的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)有更進(jìn)一步的擴(kuò)大。針對(duì)變頻器電纜的現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題以及特定的工作環(huán)境，本實(shí)用新型擬提供一種防水耐油污IOkV中壓變頻器電纜，以滿足不斷增長(zhǎng)的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求，同時(shí)降低對(duì)進(jìn)口變頻器電纜的依賴(lài)。開(kāi)發(fā)出的防水耐油污IOkV中壓變頻器電纜，具有優(yōu)異的高電性能、電纜結(jié)構(gòu)及電磁兼容性，同時(shí)電纜能適應(yīng)油污重、潮濕氣大、有積水等惡劣工作環(huán)境，對(duì)于拓寬電纜產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，滿足市場(chǎng)需求，都具有十分重要的意義。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種防水耐油污IOkV中壓變頻器電纜。[0008]為達(dá)到實(shí)用新型的目的，首要的是考慮和確定以下幾方面:1、確定高電性能的絕緣材料:變頻電機(jī)的頻率調(diào)節(jié)范圍在100-400HZ，不論頻率高低，具有一個(gè)主頻率的波形輪廓，這其中包含許多高次諧波，作為一種行波經(jīng)多次反射，幅值疊加可達(dá)工作電壓的數(shù)倍，電纜越長(zhǎng)，幅值越高，若電纜絕緣耐壓水平較低，極易導(dǎo)致被擊穿。為了提高電纜的絕緣安全系數(shù)，確定高電性能的絕緣材料，中壓變頻器電纜絕緣應(yīng)具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，耐電壓沖擊性，較小的絕緣介質(zhì)損耗，考慮電纜IOkV電壓等級(jí)，本電纜采用了導(dǎo)體屏蔽、交聯(lián)聚乙烯絕緣、絕緣屏蔽三層共擠擠出工藝，以均衡電場(chǎng)，提高電纜的絕緣性能，特別是脈沖電壓對(duì)絕緣的影響，能經(jīng)受高速、頻繁變頻時(shí)脈沖電壓對(duì)絕緣的不良影響。2、確定電纜結(jié)構(gòu)在交流電流傳輸過(guò)程中，當(dāng)三相電流平衡時(shí)，其中性線的電流為零，若出現(xiàn)三次諧波，則三次諧波的電流分量在中性線內(nèi)不存在相位差，直接疊加成分量的三倍，這就要求中壓變頻器電纜必須要有中性線，必須采用電氣對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，由于工作電壓的升高，高頻電磁波的發(fā)射能力明顯增強(qiáng)，這時(shí)低壓變頻器電纜通常采用的“3+3”結(jié)構(gòu)已不適用，要求屏蔽結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化完善。在IOkV中壓變頻器電纜的工作條件下，同心導(dǎo)體結(jié)構(gòu)是一種合適的結(jié)構(gòu)，所以，所述的電纜的三個(gè)絕緣線芯采用同心導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，分相屏蔽(即金屬屏蔽)方式，這種結(jié)構(gòu)比較優(yōu)化，既起到中性線的作用又具有較好的屏蔽效果，能夠充分均衡電場(chǎng)，減少相位差異；同時(shí)，為了抑制電纜的電磁污染影響，還必須對(duì)屏蔽進(jìn)行精確設(shè)計(jì)，最終本電纜確定采用組合總屏蔽的方式，有效減少了出現(xiàn)的噪聲增大、高次諧波增多、功率因數(shù)降低等不良現(xiàn)象。3、確定電纜屏蔽方式及提高電磁兼容性(EMC)在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，由于中、高壓變頻電機(jī)功率較大，而且隨著工作電壓升高，工作時(shí)連接變頻電機(jī)和變頻電源之間的電纜就是高頻電磁波向外發(fā)射的有效載體，會(huì)對(duì)周?chē)O(shè)備、精密儀器、儀表線路等產(chǎn)生干擾，甚至損壞，稱(chēng)之為電磁波的環(huán)境污染。如何抑制電磁波對(duì)外發(fā)射，提高電纜的屏蔽性能，提高電纜的電磁兼容性(EMC)，成為迫切需要解決的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所述的IOkV中壓變頻器電纜對(duì)分相屏蔽提出了較高的要求，因?yàn)镮OkV中壓變頻器電纜分相屏蔽要通過(guò)較大的短路電流，三根相線分相屏蔽截面積之和不小于單根相線導(dǎo)體截面積的二分之一；同時(shí)所述的電纜還需要在成纜以后進(jìn)行組合總屏蔽的屏蔽方式，該屏蔽方式采用銅絲纏繞加銅帶繞包間隙包扎的組合總屏蔽方式，屏蔽效果很好，總屏蔽的截面積不小于單根相線導(dǎo)體截面的二分之一。從而實(shí)現(xiàn)了防止外界電磁場(chǎng)對(duì)電纜的影響，而且實(shí)現(xiàn)了防止電纜本身對(duì)變頻器其他元器件的影響。4、確定電纜防水性能確定防水層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是保證本電纜實(shí)現(xiàn)防水性能的關(guān)鍵，鋁塑粘結(jié)綜合護(hù)層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層鋁塑復(fù)合帶縱包，外層聚乙烯護(hù)層擠出，鋁塑復(fù)合帶縱包結(jié)構(gòu)利用金屬材料晶體結(jié)構(gòu)緊密，水分子不能透過(guò)這一特點(diǎn)來(lái)防水，鋁塑帶縱包后，以非極性的聚烯烴高分子作粘接護(hù)套，大大減少了水份通過(guò)塑層透過(guò)的幾率。本電纜防水層采用鋁塑粘結(jié)綜合護(hù)層結(jié)構(gòu)，具有良好的防水性能。絕緣線芯成纜時(shí)，填充材料采用阻水繩填充，繞包材料采用阻水帶繞包扎緊，隔離套采用聚乙烯材料擠出，在保證電纜圓整度的同時(shí)，大大提高了電纜的整體防水性能。[0018]5、確定電纜耐油污性能選用適當(dāng)?shù)淖o(hù)層材料成為本電纜耐油污性能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。高聚物的耐油污性能主要取決于聚合物的極性，本電纜采用丁腈復(fù)合物護(hù)層料(NBR/PVC)作為耐油污防護(hù)層，丁腈復(fù)合物護(hù)層材料是一種極性很大的聚合物，不但具有橡膠的耐磨、耐油污特性，而且具有普通塑料的可塑性、流動(dòng)性，非常適合于作為耐油污電纜的外護(hù)層材料。在考慮上述5方面之后，本實(shí)用新型提供的電纜達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)為:①絕緣層能夠經(jīng)受由于變頻系統(tǒng)高次諧波反射導(dǎo)致的2到3倍的系統(tǒng)峰值電壓。②電纜具有良好的屏蔽性能。分相屏蔽中三根相線截面之和不小于單根相線導(dǎo)體截面的二分之一；組合屏蔽的截面不小于相線截面的二分之一。理想屏蔽抑制系數(shù)不大于
0.3，屏蔽層傳輸阻抗在IOOMHz范圍以?xún)?nèi)，不大于I Q /m。③電纜防水性能:鋁塑粘結(jié)綜合護(hù)層充入壓力為50kPa IOOkPa干燥空氣或氮?dú)?，全長(zhǎng)氣壓均衡6h，進(jìn)行完整性試驗(yàn)，電纜內(nèi)的氣壓不降低。④丁腈復(fù)合物耐油污外護(hù)層機(jī)械物理性能抗張強(qiáng)度不小于lOMpa，斷裂伸長(zhǎng)率不小于125%，丁腈復(fù)合物耐油污外護(hù)層切片試樣浸入試驗(yàn)用油后其抗張強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的變化率應(yīng)不大于浸油前的±30%。由此可見(jiàn)，本實(shí)用新型的主要特征在于:①絕緣線芯摒棄低壓變頻器電纜常用的“3+3”的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用同心導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，通過(guò)分相屏蔽方式，進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，既起到了中性線的作用又具有屏蔽的效果。②屏蔽層采用了分相屏蔽和組合屏蔽層兩種形式。其中，分相屏蔽采用軟銅帶重疊繞包成纜；組合屏蔽層，采用銅絲纏繞加銅帶繞包間隙包扎方式，與普通電纜相比，其屏蔽效果有了質(zhì)的提聞，提聞了電纜屏蔽性能，提聞了電磁兼容性。③防水層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用了鋁塑粘結(jié)綜合護(hù)層結(jié)構(gòu)，在防水性能上更安全、可靠、長(zhǎng)久。④耐油污層的設(shè)計(jì)采用了丁腈復(fù)合物護(hù)層材料，具有優(yōu)異的耐油污性能。實(shí)施本實(shí)用新型提供的防水耐油污IOkV中壓變頻器電纜的關(guān)鍵制造工藝有:1.多重屏蔽方式加工工藝電磁屏蔽對(duì)電磁干擾衰減主要基于電磁波的反射和吸收。不同的屏蔽結(jié)構(gòu)、屏蔽材料以及材料的厚度對(duì)于電磁波的屏蔽效果區(qū)別很大。本實(shí)用新型所述的電纜分相屏蔽采用單層軟銅帶重疊繞包，重疊率不小于25%，厚度不小于0.10mm，繞包應(yīng)平實(shí)、服帖，無(wú)褶皺。組合總屏蔽，采用銅絲纏繞加銅帶繞包間隙包扎的組合屏蔽方式，銅絲纏繞屏蔽采用軟圓銅單線均勻纏繞于擠包的內(nèi)襯層上，圓銅單線間的間隙不大于一根圓銅單線的直徑，銅帶繞包屏蔽采用厚度不小于0.1Omm的銅帶間隙包扎。多重屏蔽方式的采用，大大提高了電纜屏蔽效果。2.雙層組合護(hù)層結(jié)構(gòu)加工工藝電纜采用雙層組合護(hù)層結(jié)構(gòu):即鋁塑粘結(jié)綜合護(hù)層和丁腈復(fù)合物外護(hù)層，內(nèi)層為綜合防水層，外層為耐油污防護(hù)層。防水性能通過(guò)鋁塑粘結(jié)綜合護(hù)層工藝技術(shù)加以實(shí)施，內(nèi)層鋁塑復(fù)合帶縱包，外層聚乙烯護(hù)層擠出，需精確控制縱包搭蓋、縱包焊接、加工溫度、護(hù)層厚度及圓整度控制。耐油污性能通過(guò)采用極性大的丁腈復(fù)合物材料作外護(hù)層，需精確控制外護(hù)層厚度及整個(gè)電纜的圓整度。[0035]雙層組合護(hù)層結(jié)構(gòu)，聚乙烯和丁腈復(fù)合物組合護(hù)層，需合理控制兩種護(hù)層材料的結(jié)合及組合護(hù)層的厚度分配，確保結(jié)合嚴(yán)密、厚度分配均勻。綜上所述，本實(shí)用新型提供的防水耐油污的IOkV中壓變頻器電纜的主要性能指標(biāo)為:①防水性能方面:采用鋁塑粘結(jié)綜合護(hù)層，其防水性能優(yōu)于普通聚乙烯護(hù)層的100倍。②屏蔽性能方面屏蔽層傳輸阻抗在IOOMHz范圍以?xún)?nèi)，為0.8Q/m。屏蔽抑制系數(shù)為0.08。③耐油性能方面:
權(quán)利要求1.一種防水耐油污的IOkV中壓變頻器電纜，其特征在于所述電纜由里到外依次由導(dǎo)體(I)、導(dǎo)體屏蔽層(2)、交聯(lián)聚乙烯絕緣層(3)、絕緣屏蔽層(4)、分相屏蔽層(5)、填充阻水繩(6)、繞包阻水帶(7)、隔離套(8)、組合屏蔽層(9)鋁塑粘結(jié)綜合護(hù)層(10)和丁腈復(fù)合物外護(hù)層(11)構(gòu)成。
2.按權(quán)利要求1所述的電纜，其特征在于: ①所述的導(dǎo)體層選用銅導(dǎo)體，采用緊壓圓形結(jié)構(gòu)； ②導(dǎo)體屏蔽層(2)、交聯(lián)聚乙烯絕緣層(3)和絕緣屏蔽層(4)三個(gè)絕緣線芯采用同心導(dǎo)體結(jié)構(gòu)； ③所述的分相屏蔽采用軟銅帶重疊繞包； ④所述的組合屏蔽層采用銅絲纏繞加銅帶重復(fù)繞包間隙包扎結(jié)構(gòu)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的電纜，其特征在于: ①導(dǎo)體屏蔽層標(biāo)稱(chēng)厚度為0.8mm ； ②交聯(lián)聚乙烯絕緣層標(biāo)稱(chēng)厚度為3.4mm ； ③絕緣屏蔽層標(biāo)稱(chēng)厚度為0.8mm。
4.按權(quán)利要求2所述的電纜，其特征在于分相屏蔽中三根相線截面之和不小于單相相線導(dǎo)體截面的二分之一，組合屏蔽的截面不小于相線截面的二分之一。
5.按權(quán)利要求2所述的電纜，其特征在于銅絲纏繞采用直徑與O1.70-1.80mm軟圓銅單線；銅帶繞包采用厚度不小于0.1Omm的銅帶間隙包扎。
6.按權(quán)利要求1所述的電纜，其特征在于鋁塑粘結(jié)綜合護(hù)層(10)和丁腈復(fù)合物外護(hù)套層(11)構(gòu)成雙層組合護(hù)層結(jié)構(gòu)；內(nèi)層鋁塑粘結(jié)保護(hù)層為復(fù)合帶縱包，外護(hù)套層(11)緊密擠包在綜合護(hù)層(10)上。
7.按權(quán)利要求6所述的電纜，其特征在于①鋁塑粘結(jié)綜合護(hù)層標(biāo)稱(chēng)厚度不小于0.20mm,搭蓋厚度≥IOmm,聚乙烯層厚度為1.2-1.3mm ;②外護(hù)層厚度2.0-2.2mm。
8.按權(quán)利要求1所述的電纜，其特征在于所述的電纜外徑為68.5-69.3mm。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種防水耐油污的10kV中壓變頻器電纜，其特征在于所述電纜由里到外依次由導(dǎo)體1、導(dǎo)體屏蔽2、交聯(lián)聚乙烯絕緣層3、絕緣屏蔽層4、分相屏蔽層5、填充阻水繩6、繞包阻水帶7、隔離套8、組合屏蔽層9鋁塑粘結(jié)綜合護(hù)層10和丁腈復(fù)合物外護(hù)層11構(gòu)成。本實(shí)用新型絕緣芯線摒棄了低壓變頻器常用的“3+3”設(shè)計(jì)，而采用同心導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，通過(guò)分相屏蔽進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，屏蔽層采用分相屏蔽和組合總屏蔽兩種類(lèi)型，防水層和耐油污層組成雙層組合保護(hù)結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01B13/24GK203026251SQ201220678019
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者趙懷順, 徐佳成, 謝鶴峰 申請(qǐng)人:南洋電纜集團(tuán)有限公司