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高壓柔性直流電纜的制作方法

文檔序號:11776389閱讀:585來源:國知局
本發(fā)明屬于電力設備領域,具體涉及高壓柔性直流電纜。
背景技術
:電纜是配電系統(tǒng)中的重要組成部分,近年來隨著生產生活電線電纜的運用日益發(fā)展和普及,電線電纜的需要量增加很快,而且隨著經濟的發(fā)展,對其材料的要求也越來越高,它要求柔軟、耐磨、耐腐蝕以及耐高低溫等性能?,F(xiàn)代大型工程裝備、高壓電氣設備等輸出功率日趨增大,為該類設備饋電的電線電纜電壓等級和電纜截面也隨之增大,通過高壓電纜配線饋電的設備日趨增多。特別是箱式變壓器、開關柜、高壓變頻器等,由于設備內部配線空間相對較狹窄,在敷設、安裝、使用中電纜均處于較小彎曲狀態(tài),電纜的彎曲產生的剛性回彈力導致敷設安裝極其困難,且過度彎曲引起的絕緣層內部機械應力極易引起電纜擊穿。目前用的較多是無鹵交聯(lián)聚烯烴絕緣電纜,該電纜在使用過程中暴露出的主要問題為:絕緣采用無鹵交聯(lián)聚烯烴材料,該材料屬于塑料,材料較硬,而機車內部電纜的使用環(huán)境非常狹小,出現(xiàn)電纜不易彎曲,彎曲過度存在開裂的風險;電纜的耐油性能不好,不能同時耐油燃料油和礦物油,導致電纜長期和油污接觸,出現(xiàn)膨脹,存在安全隱患??傊壳坝玫某R?guī)電纜在使用特性、對環(huán)境的適應性能、安全可靠性、環(huán)保性能等均不能滿足要求,往往會造成傳輸性能下降、可靠性能低、故障率高等問題。因此,柔性電纜是發(fā)展方向,開發(fā)一種高性能的高壓柔性電纜是我們研究的方向。技術實現(xiàn)要素:本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術的缺陷,提供高壓柔性直流電纜,具有較好的柔韌性,抗拉性而且耐高壓性能。本發(fā)明是通過如下技術方案來實現(xiàn)的:高壓柔性直流電纜,由內而外包括線芯層1,防火層2,屏蔽層3,以及電纜絕緣層4;所述線芯層1內設有三根纜芯5,纜芯5由內而外依次包括導體6、纜芯絕緣層7以及金屬編織帶8,三根纜芯相切分布,線芯層1內部的空隙采用熱傳導填充物9來填充;優(yōu)選地,所述防火層2為云母帶層;優(yōu)選地,所述屏蔽層3為鍍錫銅絲編織屏蔽層;優(yōu)選地,所述導體6采用鍍錫銅芯軟導體;優(yōu)選地,所述纜芯絕緣層7為氟橡膠246材料;優(yōu)選地,所述金屬編織帶8為鋁金屬編織帶;優(yōu)選地,所述熱傳導填充物9由硅脂和氮化鋁按照3:1的質量比混勻制得;優(yōu)選地,所述電纜絕緣層4按照如下工藝制備而得:將納米二氧化硅以及納米碳化硅按照1:1的質量比混合均勻得到混合物,然后投入到與混合物同等質量的聚乙烯吡咯烷酮中,300rpm攪拌5min,然后置于濕熱環(huán)境中6小時,得到改性納米材料;將聚氯乙烯樹脂、酚醛樹脂、三元乙丙橡膠、白炭黑、聚四氟乙烯、聚碳酸酯以及改性納米材料按照100:60:60:18:15:12:10的質量比混合均勻,加入密煉機,密煉時間為5分鐘,密煉溫度為90℃,得到主料;將主料、硬脂酸鎂、次磷酸鈰以及三氧化二銻按照300-500:3-5:3-5:2-3的質量比依次投入到離心機中,500rpm攪拌10分鐘,混合均勻后,進入雙螺桿擠出機擠壓成熔融狀態(tài),然后經成型機將產品拉出后,由切割機定長切割,送入擴口機,擴口完成后即得。在本發(fā)明中,研究立足點以及有益效果主要包括以下幾個方面:氟橡膠246耐熱性好,能在250℃長期使用,對熱、強酸、強堿、強氧化劑和溶劑等具有更高的穩(wěn)定性,柔軟性能好,適合纜芯絕緣層材料;硅脂是由精煉合成油作為基礎油稠無機稠化劑,并加有結構穩(wěn)定劑、防腐蝕添加劑精制而成,具有良好的防水密封性、防水、抗溶劑性和抗爬電性能,不腐蝕金屬;缺點是材料較軟,長期高溫狀態(tài)下使用,導熱膏內有游離物質析出,成型性能差。氮化鋁粉末導熱性好,熱膨脹系數(shù)小,是良好的耐熱沖擊材料。二者配合使用,具備較好的導熱性能;電纜絕緣外層需要強度高,耐高壓,阻燃防火以及柔性好,本發(fā)明選用的酚醛樹脂和聚氯乙烯樹脂,耐高溫性能較好,尤其是酚醛樹脂,即使在高溫下也能保持其結構的整體性和穩(wěn)定性;三元乙丙橡膠是乙烯、丙烯和少量的非共軛二烯烴的共聚物,耐臭氧、耐熱、耐候等耐老化性能優(yōu)異;次磷酸鈰保持了材料的穩(wěn)定性,增強了材料的防火能力。采用無鹵膨脹型阻燃劑,阻燃性能較高。聚四氟乙烯具有自熄性,一旦電纜著火,可以阻止火焰擴散。耐磨劑為二硫化鉬,大大增加了防護層的耐磨度;上述材料不僅大大增強了防火阻燃效果,而且結構穩(wěn)定,不易氧化且耐磨,使用壽命長;納米二氧化硅和碳化硅是性能優(yōu)異的無機非金屬材料,其具有比表面積大,表面吸附力強,化學純度高、分散性能好等特異的性能,以其優(yōu)越的穩(wěn)定性性、補強性、增稠性和觸變性,本發(fā)明通過對納米材料進行改性處理,使其均勻分散到有機材料骨架中,組織相同性能好,分布在材料的骨架中,提高了機械強度,并且不會影響柔韌性能;硬脂酸鎂能夠增強熱穩(wěn)定性,防分解氧化。本發(fā)明將易于變形的熱塑性高分子聚合物變?yōu)榫哂懈邚椥?、較高韌性的熱固性高分子聚合物;與無鹵交聯(lián)聚烯烴絕緣電纜相比,電纜絕緣更加柔軟,且具有彈性,能夠滿足于電纜在狹小環(huán)境中使用時,承受過度彎曲的要求,同時具備耐高壓以及阻燃性能。附圖說明圖1為本發(fā)明電纜的結構示意圖;圖1中:1-線芯層,2-防火層,3-屏蔽層,4-電纜絕緣層,5-纜芯,6-導體,7-纜芯絕緣層,8-金屬編織帶,9-熱傳導填充物。具體實施方式為了使本
技術領域
的人員更好地理解本申請中的技術方案,下面將結合本申請具體實施例,對本發(fā)明進行更加清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例,而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例,本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都應當屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例1如圖1所示,高壓柔性直流電纜,由內而外包括線芯層1,防火層2,屏蔽層3,以及電纜絕緣層4;所述線芯層1內設有三根纜芯5,纜芯5由內而外依次包括導體6、纜芯絕緣層7以及金屬編織帶8,三根纜芯相切分布,線芯層1內部的空隙采用熱傳導填充物9來填充;所述防火層2為云母帶層;所述屏蔽層3為鍍錫銅絲編織屏蔽層;所述導體6采用鍍錫銅芯軟導體;所述纜芯絕緣層7為氟橡膠246材料;所述金屬編織帶8為鋁金屬編織帶;所述熱傳導填充物9由硅脂和氮化鋁按照3:1的質量比混勻制得;所述電纜絕緣層4按照如下工藝制備而得:將納米二氧化硅以及納米碳化硅按照1:1的質量比混合均勻得到混合物,然后投入到與混合物同等質量的聚乙烯吡咯烷酮中,300rpm攪拌5min,然后置于濕熱環(huán)境中6小時,得到改性納米材料;將聚氯乙烯樹脂、酚醛樹脂、三元乙丙橡膠、白炭黑、聚四氟乙烯、聚碳酸酯以及改性納米材料按照100:60:60:18:15:12:10的質量比混合均勻,加入密煉機,密煉時間為5分鐘,密煉溫度為90℃,得到主料;將主料、硬脂酸鎂、次磷酸鈰以及三氧化二銻按照300:3:3:2的質量比依次投入到離心機中,500rpm攪拌10分鐘,混合均勻后,進入雙螺桿擠出機擠壓成熔融狀態(tài),然后經成型機將產品拉出后,由切割機定長切割,送入擴口機,擴口完成后即得。實施例2如圖1所示,高壓柔性直流電纜,由內而外包括線芯層1,防火層2,屏蔽層3,以及電纜絕緣層4;所述線芯層1內設有三根纜芯5,纜芯5由內而外依次包括導體6、纜芯絕緣層7以及金屬編織帶8,三根纜芯相切分布,線芯層1內部的空隙采用熱傳導填充物9來填充;所述防火層2為云母帶層;所述屏蔽層3為鍍錫銅絲編織屏蔽層;所述導體6采用鍍錫銅芯軟導體;所述纜芯絕緣層7為氟橡膠246材料;所述金屬編織帶8為鋁金屬編織帶;所述熱傳導填充物9由硅脂和氮化鋁按照3:1的質量比混勻制得;所述電纜絕緣層4按照如下工藝制備而得:將納米二氧化硅以及納米碳化硅按照1:1的質量比混合均勻得到混合物,然后投入到與混合物同等質量的聚乙烯吡咯烷酮中,300rpm攪拌5min,然后置于濕熱環(huán)境中6小時,得到改性納米材料;將聚氯乙烯樹脂、酚醛樹脂、三元乙丙橡膠、白炭黑、聚四氟乙烯、聚碳酸酯以及改性納米材料按照100:60:60:18:15:12:10的質量比混合均勻,加入密煉機,密煉時間為5分鐘,密煉溫度為90℃,得到主料;將主料、硬脂酸鎂、次磷酸鈰以及三氧化二銻按照500:5:5:3的質量比依次投入到離心機中,500rpm攪拌10分鐘,混合均勻后,進入雙螺桿擠出機擠壓成熔融狀態(tài),然后經成型機將產品拉出后,由切割機定長切割,送入擴口機,擴口完成后即得。實施例3本發(fā)明電纜絕緣層材料的性能測試,以實施例1為例,具體測試結果見表1:表1項目單位結果邵氏硬度ha53彈性模量(定伸100%)mpa1.9抗拉強度mpa10.6斷裂伸長率%617135℃/168h熱老化后抗拉強度變化率%+2.7135℃/168h熱老化后斷裂伸長率變化率%-5.9體積電阻率×10-15(ω?cm)3.06絕緣擊穿試驗(4d彎曲狀態(tài))kv79耐壓試驗(23kv/5min)不可擊穿結論:本發(fā)明電纜絕緣層材料柔韌性能好,抗老化抗高溫能力強,并且具備較好的耐高壓性能。以上結合具體的實施方式對本發(fā)明進行了描述,但本領域技術人員應該清楚,這些描述都是示例性的,并不是對本發(fā)明保護范圍的限制。本領域技術人員可以根據本發(fā)明的精神和原理對本發(fā)明做出各種變型和修改,這些變型和修改也在本發(fā)明的范圍內。當前第1頁12
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