一種熱聚變用電力電纜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力電纜領(lǐng)域，特別涉及一種小太陽工程熱聚變系統(tǒng)用電力電纜。
【背景技術(shù)】
[0002] 國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆計劃于2006年11月21日正式啟動，該計劃被稱為人 類最終解決能源危機的最大希望。EAST比國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆在規(guī)模上小很多，但兩 者都是全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克裝置。EAST的成功運行，將為國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆計 劃作出重要貢獻。該種熱聚變用電力電纜需對電纜施加脈沖電流沖擊的工況，對電纜負(fù)荷 1800A，負(fù)荷時間1000s，空載2600s，如此反復(fù)循環(huán)，所以此類電纜需要擁有優(yōu)異的耐高溫、 抗電流沖擊等性能，而且必須在耐高溫、抗電流沖擊的環(huán)境中表現(xiàn)出穩(wěn)定的性能，將電流穩(wěn) 定在一定范圍內(nèi)。此前相關(guān)技術(shù)僅對穩(wěn)定載流量、周期性載流量進行研究，此種脈沖電流沖 擊載流量無相關(guān)研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有電纜抗電流沖擊能力較弱的不足和缺陷，提供一種熱 聚變用電力電纜，以解決上述問題。
[0004] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0005] -種熱聚變用電力電纜，包括導(dǎo)體，在所述導(dǎo)體外圍依次設(shè)置有絕緣擠包層、金屬 編織帶屏蔽層和外護層，其特征在于，
[0006] 所述導(dǎo)體采用第5類軟銅導(dǎo)體；
[0007] 所述絕緣擠包層采用低煙無鹵輻照交聯(lián)乙丙橡膠材料制成，絕緣厚度為3. 0mm，邵 氏A為86,擠出溫度170°C，輻照能量2. 5MeV，輻照劑量12Mrad，絕緣熱延伸負(fù)載下伸長率 60%，冷卻后永久變化率5% ;
[0008] 所述外護層采用輻照交聯(lián)低煙無鹵彈性體護套材料制成，護套厚度為3. 0mm，邵 氏A為90,擠出溫度170°C，輻照能量2. 5MeV，輻照劑量12Mrad，絕緣熱延伸負(fù)載下伸長率 50 %，冷卻后永久變化率5 %。
[0009] 由于采用了如上的技術(shù)方案，本發(fā)明采用了特殊的絕緣擠包層和外護層，使得電 纜在耐高溫、抗電流沖擊的環(huán)境中表現(xiàn)出穩(wěn)定的性能，將電流穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，適合用于 小太陽工程熱聚變系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0010] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0011] 圖1是本發(fā)明一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 圖2是電纜暫態(tài)發(fā)熱熱路模型。
【具體實施方式】
[0013] 為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面進 一步闡述本發(fā)明。
[0014] 參見圖1所示的一種熱聚變用電力電纜，包括導(dǎo)體100,在導(dǎo)體100外圍依次設(shè)置 有絕緣擠包層200、金屬編織帶屏蔽層300和外護層400。其中，
[0015] 導(dǎo)體100采用第5類軟銅導(dǎo)體；
[0016] 絕緣擠包層200采用低煙無鹵輻照交聯(lián)乙丙橡膠材料制成，絕緣厚度為3. 0_，邵 氏A為86,擠出溫度170°C，輻照能量2. 5MeV，輻照劑量12Mrad，絕緣熱延伸負(fù)載下伸長率 60%，冷卻后永久變化率5%;
[0017] 外護層400采用輻照交聯(lián)低煙無鹵彈性體護套材料制成，護套厚度為3. 0mm，邵 氏A為90,擠出溫度170°C，輻照能量2. 5MeV，輻照劑量12Mrad，絕緣熱延伸負(fù)載下伸長率 50 %，冷卻后永久變化率5 %。
[0018] 采用下述方法測試：
[0019] 完成負(fù)荷1800A，負(fù)荷時間1000s，空載2600s脈沖電流對電纜溫升變化的理論與 試驗研究，建立脈沖電流模型：
[0020] 1.初次負(fù)荷后導(dǎo)體溫度（忽略散熱情況）
[0021] 假設(shè)電纜各處溫度相同且等于環(huán)境溫度，按照絕熱模型計算脈沖結(jié)束時導(dǎo)體溫 度：
[0022] θη=Θ〇+(I2Rt/XCM)
[0023] 試中：Θfl為導(dǎo)體初始溫度，I負(fù)荷電纜，
[0024] R導(dǎo)體電阻，t負(fù)荷時間，C材料熱容，Μ材料重量。
[0025] 2.計算二次脈沖來臨前導(dǎo)體溫度電纜通過初次脈沖后，導(dǎo)體不再產(chǎn)生新的熱量， 開始向外散熱，導(dǎo)體溫度下降，按照集中參數(shù)法建立一階暫態(tài)熱路模型，如圖2所示。
[0026] 等效熱阻：Teq=Τ1+Τ2+Τ3
[0027] 等效熱容：Keq=Kc+0. 5X(Ki+Kp+Kj)
[0028]熱時間常數(shù)：τ=TeqXKeq
[0029] 根據(jù)電纜一階熱路零狀態(tài)相應(yīng)，帶入計算：Θu=Θ。+(Θfl-ΘQ)e ^
[0030] 試中：Θ。為環(huán)境溫度，Θfl為本次負(fù)載結(jié)束時溫度，Θu為本次冷卻結(jié)束時溫度， 、T2、T3分別為絕緣、護套、環(huán)境熱阻，Kc、Ki、Kp、Kj分別為導(dǎo)體、絕緣、屏蔽、護套熱容。
[0031] 3.迭代計算求解穩(wěn)態(tài)溫度
[0032] 按照上述方法重復(fù)計算第2次、3次、4次乃至η次脈沖通過后電纜溫度變化，溫升 方程：Θf=Θ〇+(I2Rt/SCM)
[0033] 散熱方程：ΘL=Θ。+(Θf-Θ。)eντ
[0034] 直至θL和θf基本收斂和穩(wěn)定值。
[0035] 4.通過計算，如表1，ΘL和Θ在59. 4°C和42. 1°C收斂穩(wěn)定
[0036] 具體的試驗結(jié)果可參見下表1
[0037] 表 1
[0038]
[0039] 由上述表1可得，通過本發(fā)明的熱聚變用電力電纜在耐高溫、抗電流沖擊的環(huán)境 中表現(xiàn)出穩(wěn)定的性能，將電流穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，適合用于小太陽工程熱聚變系統(tǒng)。
[0040] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變 化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等效物界定。
【主權(quán)項】
1. 一種熱聚變用電力電纜，包括導(dǎo)體，在所述導(dǎo)體外圍依次設(shè)置有絕緣擠包層、金屬編 織帶屏蔽層和外護層，其特征在于， 所述導(dǎo)體采用第5類軟銅導(dǎo)體； 所述絕緣擠包層采用低煙無鹵輻照交聯(lián)乙丙橡膠材料制成，絕緣厚度為3. 0_，邵氏A為86,擠出溫度170°C，輻照能量2. 5MeV，輻照劑量12Mrad，絕緣熱延伸負(fù)載下伸長率60%， 冷卻后永久變化率5% ; 所述外護層采用輻照交聯(lián)低煙無鹵彈性體護套材料制成，護套厚度為3. 0mm，邵氏A為 90,擠出溫度170°C，輻照能量2. 5MeV，輻照劑量12Mrad，絕緣熱延伸負(fù)載下伸長率50%，冷 卻后永久變化率5%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱聚變用電力電纜，包括導(dǎo)體，在所述導(dǎo)體外圍依次設(shè)置有絕緣擠包層、金屬編織帶屏蔽層和外護層。本發(fā)明采用了特殊的絕緣擠包層和外護層，使得電纜在耐高溫、抗電流沖擊的環(huán)境中表現(xiàn)出穩(wěn)定的性能，將電流穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，適合用于小太陽工程熱聚變系統(tǒng)。
【IPC分類】H01B9/02
【公開號】CN105280301
【申請?zhí)枴緾N201510875343
【發(fā)明人】王瑞琪, 陽文鋒, 陳善求
【申請人】金杯電工衡陽電纜有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年12月3日