一種高壓電力電纜的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種高壓電力電纜，包括電纜芯、內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層、由交聯(lián)聚乙烯和石墨烯導(dǎo)熱粉體組成的絕緣導(dǎo)熱層、外交聯(lián)聚乙烯絕緣層、金屬保護套、外保護套。所述高壓電力電纜的絕緣結(jié)構(gòu)由內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層、絕緣導(dǎo)熱層和外交聯(lián)聚乙烯絕緣層組成的三層結(jié)構(gòu)，其中位于中間的絕緣導(dǎo)熱層將整個絕緣結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱性能提升了1.8~2.6倍；絕緣導(dǎo)熱層與內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層或外交聯(lián)聚乙烯絕緣層之間結(jié)合牢固，避免出現(xiàn)分層以及絕緣導(dǎo)熱層被擊穿；金屬保護套和散熱保護層進(jìn)一步改善電纜的散熱性。所述高壓電力電纜耐熱性能優(yōu)良，散熱效果佳，可以長期在95~120℃的高溫環(huán)境中的工作應(yīng)用。
【專利說明】
一種高壓電力電纜
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種高壓電力電纜，屬于電纜技術(shù)領(lǐng)域。【背景技術(shù)】
[0002]電纜用以傳輸電(磁)能，信息和實現(xiàn)電磁能轉(zhuǎn)換的線材產(chǎn)品，它可定義為:由下列部分組成的集合體;一根或多根絕緣線芯，以及它們各自可能具有的包覆層，總保護層及外護層，電纜亦可有附加的沒有絕緣的導(dǎo)體。用以傳輸電(磁)能，信息和實現(xiàn)電磁能轉(zhuǎn)換的線材產(chǎn)品。
[0003]電力電纜的主要特征是:在導(dǎo)體外擠(繞)包絕緣層，如架空絕緣電纜，或幾芯絞合 (對應(yīng)電力系統(tǒng)的相線、零線和地線)，如二芯以上架空絕緣電纜，或再增加護套層，如塑料/ 橡套電線電纜。主要的工藝技術(shù)有拉制、絞合、絕緣擠出(繞包)、成纜、鎧裝和護層擠出等， 各種產(chǎn)品的不同工序組合有一定區(qū)別。
[0004]電力電纜主要用在發(fā)、配、輸、變、供電線路中的強電電能傳輸，通過的電流大(幾十安至幾千安)、電壓高(220V至35kV及以上)。
[0005]現(xiàn)有的一些高壓電力電纜經(jīng)常明敷在環(huán)境溫度長期高于25°C的高溫惡劣區(qū)域工作，而高壓電力電纜由于要達(dá)到耐高壓的需求，因此電纜的絕緣部分以及外保護部分的導(dǎo)熱性有限，達(dá)不到快速散熱的目的，線芯在90°C下長期工作時，交聯(lián)電纜負(fù)荷升高，線芯溫度升高，電纜受熱膨脹，在電纜轉(zhuǎn)彎處長期大負(fù)荷運行電纜蠕動力量很大，電纜絕緣部分與外保護部分之間容易老化分層，嚴(yán)重時甚至?xí)l(fā)生電纜擊穿?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0006]本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種高壓電力電纜，具體技術(shù)方案如下:
[0007]—種高壓電力電纜，包括電纜芯、內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層、由交聯(lián)聚乙烯和石墨烯導(dǎo)熱粉體組成的絕緣導(dǎo)熱層、外交聯(lián)聚乙烯絕緣層、金屬保護套、外保護套，其中電纜芯的截面呈圓形結(jié)構(gòu);所述內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層包覆于電纜芯的表面，內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層的厚度與電纜芯的截面直徑之間的比值為1:3.88;所述絕緣導(dǎo)熱層包覆于內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層的表面，絕緣導(dǎo)熱層的厚度與內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層的厚度直徑的比值為1:2.65;所述外交聯(lián)聚乙烯絕緣層包覆于絕緣導(dǎo)熱層的表面，外交聯(lián)聚乙烯絕緣層的厚度等于內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層的厚度;所述金屬保護套包覆于外交聯(lián)聚乙烯絕緣層的表面，所述外保護套包覆于金屬保護套的表面，外保護套的厚度與外交聯(lián)聚乙烯絕緣層的厚度之間的比值為1.25:1。
[0008]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述包括電纜芯與內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層之間還設(shè)置有半導(dǎo)電尼龍帶層和半導(dǎo)電導(dǎo)體屏蔽層，半導(dǎo)電尼龍帶層由半導(dǎo)電尼龍帶在電纜芯上重疊繞包形成，半導(dǎo)電導(dǎo)體屏蔽層包覆于半導(dǎo)電尼龍帶層的表面。
[0009]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述金屬保護套的外表面設(shè)置有多個斜槽，斜槽在金屬保護套的內(nèi)部凸起部分為凸條。
[0010]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述外保護套內(nèi)嵌入一圈散熱保護層，散熱保護層的截面面積與外保護套的截面面積之間的比值為1:4,散熱保護層包括多根相互絞合的金屬繩，金屬繩的截面為“8”字形。
[0011]本實用新型所述高壓電力電纜的絕緣結(jié)構(gòu)由內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層、絕緣導(dǎo)熱層和外交聯(lián)聚乙烯絕緣層組成的三層結(jié)構(gòu)，其中位于中間的絕緣導(dǎo)熱層將整個絕緣結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱性能提升了 1.8?2.6倍;絕緣導(dǎo)熱層與內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層或外交聯(lián)聚乙烯絕緣層之間結(jié)合牢固，避免出現(xiàn)分層以及絕緣導(dǎo)熱層被擊穿；金屬保護套和散熱保護層進(jìn)一步改善電纜的散熱性。本實用新型所述高壓電力電纜耐熱性能優(yōu)良，散熱效果佳，可以長期在95?120°C 的高溫環(huán)境中工作應(yīng)用?！靖綀D說明】
[0012]圖1為本實用新型所述高壓電力電纜結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本實用新型所述金屬保護套結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3為圖2中A處局部放大圖；
[0015]圖4為本實用新型所述金屬保護套結(jié)構(gòu)示意圖(俯視狀態(tài))；
[0016]圖5為本實用新型所述金屬繩截面示意圖。【具體實施方式】
[0017]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0018]如圖1所示，圖1為本實用新型所述高壓電力電纜結(jié)構(gòu)示意圖。所述高壓電力電纜， 包括電纜芯10、內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層40、由交聯(lián)聚乙烯和石墨烯導(dǎo)熱粉體組成的絕緣導(dǎo)熱層50、外交聯(lián)聚乙烯絕緣層60、金屬保護套70、外保護套80,其中電纜芯10的截面呈圓形結(jié)構(gòu);所述內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層40包覆于電纜芯10的表面，為保證整個電纜的絕緣性，內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層40的厚度與電纜芯10的截面直徑之間的比值為1:3.88,例如直徑為40毫米的電纜，電纜芯10的截面面積為400平方毫米，電纜芯10的直徑22.6毫米，內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層40的厚度為5.8毫米，誤差為±0.1毫米，內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層40由交聯(lián)聚乙烯材料制成， 主要起到絕緣作用。
[0019]所述絕緣導(dǎo)熱層50包覆于內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層40的表面，在保證絕緣導(dǎo)熱層50的導(dǎo)熱性以及避免其在高壓下被擊穿，絕緣導(dǎo)熱層50需要有足夠的厚度;但是絕緣導(dǎo)熱層50 夠厚會導(dǎo)致絕緣導(dǎo)熱層50與內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層40或外交聯(lián)聚乙烯絕緣層60之間的結(jié)合變差，同時成本也會上升，因此，絕緣導(dǎo)熱層50的厚度與內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層40的厚度直徑的比值為1:2.65,例如內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層40的厚度為5.8毫米，絕緣導(dǎo)熱層50的厚度為 2.2毫米，誤差為±0.1毫米。所述外交聯(lián)聚乙烯絕緣層60包覆于絕緣導(dǎo)熱層50的表面，外交聯(lián)聚乙烯絕緣層60的厚度等于內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層40的厚度，例如內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層40 的厚度為5.8毫米，外交聯(lián)聚乙烯絕緣層60的厚度為5.8毫米，誤差為±0.1毫米，外交聯(lián)聚乙烯絕緣層60的材質(zhì)和內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層40相同，都是由交聯(lián)聚乙烯材料制成，主要起到絕緣作用，因此內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層40、絕緣導(dǎo)熱層50和外交聯(lián)聚乙烯絕緣層60構(gòu)成了一層絕緣結(jié)構(gòu)；其中，絕緣導(dǎo)熱層50的位置由于是居于外交聯(lián)聚乙烯絕緣層60和內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層40之間的中間位置，其作用是一方面需要粘合外交聯(lián)聚乙烯絕緣層60和內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層40,避免高壓擊穿，還需要具有優(yōu)良的導(dǎo)熱能力將電纜芯10內(nèi)產(chǎn)生的大量熱量迅速傳遞出去，避免由于絕緣結(jié)構(gòu)過厚導(dǎo)熱的散熱不良。
[0020]為保證絕緣導(dǎo)熱層50與外交聯(lián)聚乙烯絕緣層60或內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層40之間的結(jié)合力達(dá)到最優(yōu)，避免后續(xù)由于高溫、老化導(dǎo)致分層，絕緣導(dǎo)熱層50的主體材料也選擇交聯(lián)聚乙烯，添加導(dǎo)熱性能優(yōu)異的石墨烯導(dǎo)熱粉體來改善絕緣導(dǎo)熱層50的散熱性。絕緣導(dǎo)熱層 50制作方法的一個具體實施例如下:
[0021]1)、稱取70Kg的雙酚A型環(huán)氧樹脂、53Kg的E44型環(huán)氧樹脂、88Kg的腰果酚改性胺固化劑、6.5Kg的雙氰胺、7.2Kg的硅烷偶聯(lián)劑混合均勻制成環(huán)氧樹脂膠水;其中需要注意的是環(huán)氧樹脂膠水需即配即用，配置完成后在30分鐘內(nèi)使用完畢，不然就會因為初步固化導(dǎo)致報廢；[〇〇22]2)、裁取一卷50Kg的石墨烯薄膜，在其的表面上涂覆一層環(huán)氧樹脂膠水，環(huán)氧樹脂膠水的用量為134Kg，誤差在± 0.5Kg，然后在120 °C下烘烤5分鐘，冷卻后放入粉碎機中制成粒徑小于等于0.05毫米的粉體即得所述石墨烯導(dǎo)熱粉體；[〇〇23]3)、稱取lOOOKg的交聯(lián)聚乙烯和65Kg的石墨烯導(dǎo)熱粉體，將其混合均勻后，再通過擠出成型即制成絕緣導(dǎo)熱層50。[〇〇24]由于絕緣導(dǎo)熱層50的主體材料為交聯(lián)聚乙烯，與外交聯(lián)聚乙烯絕緣層60或內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層40之間的結(jié)合牢固，避免長時間的高溫導(dǎo)致絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)老化、分層；由石墨烯薄膜為主體材料制成的石墨烯導(dǎo)熱粉體改善了交聯(lián)聚乙烯導(dǎo)熱性的不足，利用環(huán)氧樹脂膠水對粉體狀石墨烯材料(石墨烯薄膜粉碎成粉狀的材料)進(jìn)行表面處理，來改善石墨烯導(dǎo)熱粉體在絕緣導(dǎo)熱層50內(nèi)部的分散性以及粉體狀石墨烯材料與交聯(lián)聚乙烯之間的結(jié)合力。在腰果酚改性胺固化劑的作用下，環(huán)氧樹脂膠水初步固化速率快，雙氰胺的作用是使得在擠出成型時，環(huán)氧樹脂膠水進(jìn)一步固化，使得石墨烯導(dǎo)熱粉體在交聯(lián)聚乙烯流動，促使其分散均勻以及環(huán)氧樹脂膠水與交聯(lián)聚乙烯之間結(jié)合的更牢固；硅烷偶聯(lián)劑改善粉體狀石墨烯材料與雙酸A型環(huán)氧樹脂、E44型環(huán)氧樹脂之間的結(jié)合，E44型環(huán)氧樹脂用來降低成本。 [〇〇25]絕緣導(dǎo)熱層50的導(dǎo)熱性是外交聯(lián)聚乙烯絕緣層60、內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層40的6?10 倍，導(dǎo)熱性能優(yōu)異，使得整個絕緣結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱性能提升了 1.8?2.6倍，極大的改善了電纜的散熱性。[0〇26]所述金屬保護套70包覆于外交聯(lián)聚乙稀絕緣層60的表面，所述外保護套80包覆于金屬保護套70的表面;為了有效保護外交聯(lián)聚乙烯絕緣層60和金屬保護套70,外保護套80 的厚度與外交聯(lián)聚乙烯絕緣層60的厚度之間的比值為1.25:1，例如外交聯(lián)聚乙烯絕緣層60 的厚度為5.8毫米，外保護套80的厚度7.3毫米，誤差為± 0.1毫米。
[0027]為了進(jìn)一步地確保電纜的電纜芯10表面電場均勻，防止電場畸變，避免絕緣層內(nèi)表產(chǎn)生局部放電；所述包括電纜芯10與內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層40之間還設(shè)置有半導(dǎo)電尼龍帶層20和半導(dǎo)電導(dǎo)體屏蔽層30,半導(dǎo)電尼龍帶層20由半導(dǎo)電尼龍帶在電纜芯10上重疊繞包形成，半導(dǎo)電導(dǎo)體屏蔽層30包覆于半導(dǎo)電尼龍帶層20的表面。半導(dǎo)電導(dǎo)體屏蔽層30的材料以聚乙烯為基料加碳黑組成。在制作電纜過程中，半導(dǎo)電尼龍帶層20中的半導(dǎo)電尼龍帶的重疊率應(yīng)不少20%，并且要求半導(dǎo)電尼龍帶繞包平整光滑，不能存在漏包缺陷，以達(dá)到進(jìn)一步地確保電纜芯10表面電場的均勻，防止電場畸變，避免產(chǎn)生局部放電，從而提高電纜絕緣耐壓水平。與此同時，在生產(chǎn)過程中，始終保持半導(dǎo)電導(dǎo)體屏蔽層30表面的潔凈與完好，以及無灰塵污染和刮破缺陷。[〇〇28]為進(jìn)一步發(fā)揮金屬保護套70的固定結(jié)合效果以及傳熱效果，如圖2?3所示，圖2為本實用新型所述金屬保護套結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為圖2中A處局部放大圖，圖4為本實用新型所述金屬保護套結(jié)構(gòu)示意圖(俯視狀態(tài))。所述金屬保護套70的外表面設(shè)置有多個斜槽71，斜槽71在金屬保護套70的內(nèi)部凸起部分為凸條72。其中，金屬保護套70優(yōu)選為銅制材料，如銅合金材料，利用沖壓技術(shù)加工斜槽71和凸條72,加工制作方法簡單、易操作;斜槽71和凸條 72進(jìn)一步改善金屬保護套70與外保護套80之間的結(jié)合效果以及傳熱效果。[〇〇29]為進(jìn)一步提高電纜的散熱性，所述外保護套80內(nèi)嵌入一圈散熱保護層90,散熱保護層90的截面面積與外保護套80的截面面積之間的比值為1:4,散熱保護層90包括多根相互絞合的金屬繩91，金屬繩91的截面為“8”字形(如圖5所示)。由金屬繩91相互絞合而成的散熱保護層90具有鎧裝保護的作用，與外保護套80之間結(jié)合得更牢固；并且由于金屬繩91 的截面形狀為“8”字形，在絞合過程中，金屬繩91與金屬保護套70的徑向或且向之間為處于非垂直狀態(tài)，電纜內(nèi)部的熱量發(fā)散方向大部分為徑向傳遞，因此使得金屬繩91能更快速的將熱量向外發(fā)散，當(dāng)電纜發(fā)散扭曲或者彎曲時，散熱保護層90的這種結(jié)構(gòu)更利于電纜的扭曲或者彎曲。
[0030]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種高壓電力電纜，其特征在于:包括電纜芯(10)、內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層(40)、由交 聯(lián)聚乙烯和石墨烯導(dǎo)熱粉體組成的絕緣導(dǎo)熱層(50)、外交聯(lián)聚乙烯絕緣層(60)、金屬保護 套(70)、外保護套(80)，其中電纜芯(10)的截面呈圓形結(jié)構(gòu);所述內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層(40) 包覆于電纜芯(10)的表面，內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層(40)的厚度與電纜芯(10)的截面直徑之間 的比值為1:3.88;所述絕緣導(dǎo)熱層(50)包覆于內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層(40)的表面，絕緣導(dǎo)熱 層(50)的厚度與內(nèi)交聯(lián)聚乙烯絕緣層(40)的厚度直徑的比值為1:2.65;所述外交聯(lián)聚乙烯 絕緣層(60)包覆于絕緣導(dǎo)熱層(50)的表面，外交聯(lián)聚乙烯絕緣層(60)的厚度等于內(nèi)交聯(lián)聚 乙烯絕緣層(40)的厚度;所述金屬保護套(70)包覆于外交聯(lián)聚乙烯絕緣層(60)的表面，所 述外保護套(80)包覆于金屬保護套(70)的表面，外保護套(80)的厚度與外交聯(lián)聚乙烯絕緣 層(60)的厚度之間的比值為1.25:1。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓電力電纜，其特征在于:所述包括電纜芯(10)與內(nèi)交 聯(lián)聚乙烯絕緣層(40)之間還設(shè)置有半導(dǎo)電尼龍帶層(20)和半導(dǎo)電導(dǎo)體屏蔽層(30)，半導(dǎo)電 尼龍帶層(20)由半導(dǎo)電尼龍帶在電纜芯(10)上重疊繞包形成，半導(dǎo)電導(dǎo)體屏蔽層(30)包覆 于半導(dǎo)電尼龍帶層(20)的表面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓電力電纜，其特征在于:所述金屬保護套(70)的外表 面設(shè)置有多個斜槽(71)，斜槽(71)在金屬保護套(70)的內(nèi)部凸起部分為凸條(72)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓電力電纜，其特征在于:所述外保護套(80)內(nèi)嵌入一 圈散熱保護層(90)，散熱保護層(90)的截面面積與外保護套(80)的截面面積之間的比值為 1:4,散熱保護層(90)包括多根相互絞合的金屬繩(91)，金屬繩(91)的截面形狀為“8”字形。
【文檔編號】H01B7/42GK205609239SQ201620260118
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】盧康寧, 程炎軍, 林建安, 周家發(fā), 陳根友, 胡磊, 周娟, 俞敦偉, 周明雙
【申請人】寧國市明福線纜有限公司