10-35kv絕緣管型母線及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到三層共擠預(yù)制10_35kv絕緣管型母線及其制備方法，屬于管型母線的制造加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]絕緣管型母線因其具有大電流、散熱性好、聚膚效應(yīng)低、功率損失小、高機(jī)械強(qiáng)度、良好的絕緣性能、抗環(huán)境干擾、安全系數(shù)高、安裝維護(hù)方便以及使用壽命長等特點(diǎn)，被越來越多的客戶認(rèn)可與接受，并被大范圍的應(yīng)用到輸變電線路中。但目前，國內(nèi)所生產(chǎn)的絕緣管型母線的絕緣層制造工藝仍需要改進(jìn)和完善，如聚四氟乙烯繞包絕緣管型母線與繞包絕緣層間有間隙、存在局放偏高的問題；環(huán)氧樹脂澆注絕緣管型母線存在成本較高、絕緣材料和導(dǎo)體材料熱脹冷縮不一致可能引起絕緣層龜裂問題；三元乙丙橡膠三層共擠絕緣管型母線無法實(shí)現(xiàn)彎管結(jié)構(gòu)直接擠包，擠包完成后彎管存在絕緣層可能受到破壞或?qū)w開裂的質(zhì)量問題等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種三層共擠預(yù)制10_35kv絕緣管型母線以達(dá)到改善管型母線的性能，其截面結(jié)構(gòu)為4層，由內(nèi)向外依次為金屬管導(dǎo)體層、三層共擠熱縮套管層(內(nèi)導(dǎo)體屏蔽層、中絕緣層、外絕緣屏蔽層)、金屬接地屏蔽層、外護(hù)套層。本發(fā)明打破了傳統(tǒng)管型母線采用聚四氟乙烯繞包或熱縮多層熱縮套管的加工工藝，從而實(shí)現(xiàn)了企業(yè)生產(chǎn)管型母線的高質(zhì)量、高效率。本發(fā)明的三層共擠預(yù)制10-35kv絕緣管型母線結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)方便，產(chǎn)品質(zhì)量不受人員因素影響，生產(chǎn)效率大幅度提高，同時(shí)企業(yè)制造成本降低，為企業(yè)增加了綜合競爭力。具體技術(shù)方案如下。
[0004]本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N10_35kV絕緣管型母線，所述管型母線為四層，由內(nèi)向外依次為金屬管導(dǎo)體層、三層共擠熱縮套管層、金屬接地屏蔽層、外防護(hù)套層；所述金屬管導(dǎo)體層的金屬管導(dǎo)體為銅、鋁或其合金的一種；所述三層共擠熱縮套管層包括內(nèi)導(dǎo)體屏蔽層、中絕緣層、外絕緣屏蔽層。
[0005]本申請(qǐng)中所述三層共擠熱縮套管層由如下重量份數(shù)的組分制成:其內(nèi)導(dǎo)體屏蔽層和外絕緣屏蔽層由聚乙烯70-120份，導(dǎo)電功能性填料40-60份，抗氧劑1-2份和潤滑劑4-7份制成；中絕緣層由橡膠0-20份，聚乙烯20-40份，熱塑性彈性體0_20份，填料0_60份，防老劑0-4份，抗氧劑1-2份和潤滑劑1-2份制成。
[0006]本申請(qǐng)中所述三層共擠熱縮套管層還可以由如下重量份數(shù)的組分制成:其內(nèi)導(dǎo)體屏蔽層和外絕緣屏蔽層由聚乙烯70-120份，導(dǎo)電功能性填料40-60份，抗氧劑1-2份，潤滑劑4-7份，硅烷交聯(lián)劑0.5-3份，引發(fā)劑0.02-0.2份和催化劑0.3-1.0份制成；中絕緣層由橡膠0-40份，聚乙烯20-40份，熱塑性彈性體0-40份，填料0_60份，防老劑0_4份，抗氧劑1-2份，潤滑劑1-2份，硅烷交聯(lián)劑0.5-3份，引發(fā)劑0.02-0.2份和催化劑0.3-1.0份制成。
[0007]優(yōu)選地，本申請(qǐng)中所述聚乙烯為LDPE、LLDPE或HDPE中的一種或者任意幾種的共混物，熔融指數(shù)0.2-2.0g/10min。
[0008]優(yōu)選地，所述橡膠為EPDM。
[0009]優(yōu)選地，所述熱塑性彈性體為EVA，熔融指數(shù)2_5g/10min。
[0010]優(yōu)選地，所述導(dǎo)電功能性填料為具有導(dǎo)電性能的高結(jié)構(gòu)即高吸油值炭黑。
[0011]優(yōu)選地，所述抗氧劑為Ciba的IRGANOX B-215，其為受阻酚抗氧劑1010和有機(jī)亞磷酸酯168協(xié)效復(fù)合物。
[0012]優(yōu)選地，所述潤滑劑為硅酮、硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、聚乙烯蠟中的任意幾種的混合物。
[0013]優(yōu)選地，所述填料為納米活化氫氧化鎂、超細(xì)活化氫氧化鋁、超細(xì)活化碳酸鈣、超細(xì)滑石粉中的任意幾種的混合物。
[0014]優(yōu)選地，所述防老劑為橡膠防老劑RD。
[0015]優(yōu)選地，所述硅烷交聯(lián)劑為乙烯基三甲氧基硅A171、乙烯基三乙氧基硅烷A151、乙烯基甲氧乙氧基硅烷A172中的任意一種。
[0016]優(yōu)選地，所述引發(fā)劑為過氧化二異丙苯DCP。
[0017]優(yōu)選地，所述催化劑為二月桂酸二丁基錫DBTDL。
[0018]進(jìn)一步的，本申請(qǐng)還提供了上述三層共擠熱縮套管層的兩種組分配比所對(duì)應(yīng)的制備方法，分別為輻照交聯(lián)法和硅烷交聯(lián)法。其中，輻照交聯(lián)法的具體步驟如下:
1)內(nèi)導(dǎo)體屏蔽層和外絕緣屏蔽層的母料制備:將內(nèi)導(dǎo)體屏蔽層和外絕緣屏蔽層的組份按混料兩步法，首先投入聚乙烯、助劑在攪拌機(jī)內(nèi)低速攪拌，攪拌3-5min后再投入導(dǎo)電功能性填料，之后再高速攪拌，待混料溫度達(dá)到55-65°C時(shí)結(jié)束混料，最后將均勻混好的物料投料到捏煉機(jī)中160-200°C密煉35min，之后經(jīng)雙螺桿造粒機(jī)制成內(nèi)導(dǎo)體屏蔽層和外絕緣屏蔽層母料；
2)中絕緣層的母料制備:a)將中絕緣層的組份橡膠在開煉機(jī)上打三角包開煉30-40min，之后5_8次打包通薄片，再將薄片切條，切條后的物料停放24h，最后再將薄條片切粒；b)混料，首先投入切好的橡膠顆粒、聚乙烯、防老劑、潤滑劑以及抗氧劑在攪拌機(jī)內(nèi)高速攪拌，攪拌l_3min后再投入填料，之后再攪拌3_5min結(jié)束混料，最后將均勾混好的物料投料到捏煉機(jī)中150-170°C密煉35min，之后經(jīng)雙螺桿造粒機(jī)制成中絕緣層母料；
3)三層共擠管材的制備:采用共擠技術(shù)一次成型，即將制備好的中絕緣層、外絕緣屏蔽層、內(nèi)導(dǎo)體屏蔽層母料在三層共擠模具的三臺(tái)單螺桿擠出機(jī)中在160-200°C下一次擠出成型為三層共擠管材，其中絕緣層厚5.6±0.2mm，外絕緣屏蔽層、內(nèi)導(dǎo)體屏蔽層厚1.3±0.1mm，可生產(chǎn)連續(xù)或斷續(xù)產(chǎn)品；
4)輻照交聯(lián):三層共擠管材在多5.0MeV能量電子加速器輻射交聯(lián)；
5)擴(kuò)張步驟:交聯(lián)后的三層共擠管材在150-180°C下，正壓連續(xù)擴(kuò)或烘箱斷續(xù)擴(kuò)，最終定型為2倍三層共擠熱縮套管。
[0019]采用硅烷交聯(lián)法制備三層共擠熱縮套管層的具體步驟為:
O內(nèi)導(dǎo)體屏蔽層和外絕緣屏蔽層的母料制備:①硅烷接枝母料:將所述內(nèi)導(dǎo)體屏蔽層和外絕緣屏蔽層的組份聚乙烯、引發(fā)劑、硅烷交聯(lián)劑、抗氧劑、潤滑劑投入到攪拌機(jī)內(nèi)攪拌3-5min，最后將均勻混好的物料投料到雙螺桿造粒機(jī)，最終制成硅烷接枝母料；②催化劑母料:將所述內(nèi)導(dǎo)體屏蔽層和外絕緣屏蔽層的組份聚乙烯、催化劑、抗氧劑、潤滑劑投入到攪拌機(jī)內(nèi)攪拌3-5min，最后將均勻混好的物料投料到雙螺桿造粒機(jī)，最終制成催化劑母料；③導(dǎo)電母料:將所述內(nèi)導(dǎo)體屏蔽層和外絕緣屏蔽層的組份聚乙烯、導(dǎo)電功能性填料、抗氧劑、潤滑劑投入到攪拌機(jī)內(nèi)攪拌，待混料溫度達(dá)到55-65?時(shí)結(jié)束混料，最后將均勻混好的物料投料到雙螺桿造粒機(jī)，最終制成導(dǎo)電母料；
2)中絕緣層的母料制備:
a)將所述中絕緣層的組份橡膠在開煉機(jī)上打三角包開煉30-40min，之后5-8次打包通薄片，再將薄片切條，切條后的物料停放24h，最后再將薄條片切粒；b)硅烷接枝母料:將所述中絕緣層切好的組份橡膠顆粒、聚乙烯、熱塑性彈性體、防老劑、潤滑劑、抗氧劑、引發(fā)劑、硅烷交聯(lián)劑投入到攪拌機(jī)內(nèi)攪拌3-5min，最后將均勻混好的物料投料到雙螺桿造粒機(jī)，最終制成硅烷接枝母料；c)催化劑母料:將所述的中絕緣層的組份橡膠顆粒、聚乙烯、熱塑性彈性體、防老劑、潤滑劑、抗氧劑、催化劑投入到攪拌機(jī)內(nèi)攪拌3-5min，最后將均勻混好的物料投料到雙螺桿造粒機(jī)，最終制成催化劑母料；d)中絕緣層母料:將所述中絕緣層切好的組份橡膠顆粒、聚乙烯、熱塑性彈性體、防老劑、潤滑劑、抗氧劑、填料投入到攪拌機(jī)內(nèi)攪拌，待混料溫度達(dá)到55-65°C時(shí)結(jié)束混料，最后將均勻混好的物料投料到雙螺桿造粒機(jī)，最終制成中絕緣層母料:
3)三層共擠管材的制備:采用共擠技術(shù)，將制備好的中絕緣層、外絕緣屏蔽層、內(nèi)導(dǎo)體屏蔽層母料分別混合均勻后在配有三層共擠模具的三臺(tái)單螺桿擠出機(jī)在160-200°C下一次擠出成型為三層共擠管材，其中絕緣層厚5.6-13.6mm，外絕緣屏蔽層、內(nèi)導(dǎo)體屏蔽層厚1.3 + 0.1mm ；
4)水交聯(lián):三層共擠管材浸泡在80°C以上的熱水中或放置在水蒸氣環(huán)境下，完成水解、縮合交聯(lián)；
5)擴(kuò)張步驟:交聯(lián)后的三層共擠管材在150-180°C下，正壓連續(xù)擴(kuò)或烘箱斷續(xù)擴(kuò)，最終定型為2倍三層共擠熱縮套管。
[0020]優(yōu)選地，在硅烷交聯(lián)法中，步驟I)所述內(nèi)導(dǎo)體屏蔽層和外絕緣屏蔽層的母料制備中，在硅烷接枝母料、催化劑母料和導(dǎo)電母料中聚乙烯的用量比為2:2:6;在硅烷接枝母料、催化劑母料和導(dǎo)電母料中抗氧劑和潤滑劑的用量比分別為1:1:1和1:1:1。
[0021]優(yōu)選地，在硅烷交聯(lián)法中，步驟2)所述中絕緣層的母料制備中，在硅烷接枝母料、催化劑母料和中絕緣層母料中橡膠顆粒、聚乙烯以及熱塑性彈性體的用量比分別為2:2:6、2:2:6和2:2:6 ;在硅烷接枝母料、催化劑母料和中絕緣層母料中防老劑、潤滑劑和抗氧劑的用量比分別為1:1: 1、1:1:1和1:1:1。
[0022]進(jìn)一步地，本申請(qǐng)還公開了 10_35kV絕緣管型母線的制備方法，主要包括如下步驟，
1)金屬管導(dǎo)體加工:選用銅、鋁或其合金的一種作為金屬管導(dǎo)體，清洗除去金屬管導(dǎo)體表面粉塵，再對(duì)其進(jìn)行表面拋光處理，最后再用丙酮或酒精清洗擦拭干凈；
2)三層共擠熱縮套管熱縮于處理好的金屬管導(dǎo)體外表面；
3)三層共擠熱縮套管外表面做金屬接地屏蔽層；
4)金屬接地屏蔽層外表面包覆外護(hù)套層，可以有效防止輻射、凝、露、霜、雨水及霧霾的進(jìn)入。
[0023]有益效果:本申請(qǐng)?zhí)峁┑娜龑庸矓D預(yù)制10_35kv絕緣管型母線，由于三層共擠熱縮套管可以與金屬管導(dǎo)體很好的貼合而不會(huì)存在間隙，不會(huì)受冷熱環(huán)境的影響而出現(xiàn)熱脹冷縮的現(xiàn)象，最終做到密封、屏蔽、絕緣、防水，進(jìn)而保證管型母線表面電場分布均勻，電氣絕緣性能強(qiáng)，避免了絕緣層表面產(chǎn)生