CN105957630A - 一种高压输电电力电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明的高压输电电力电缆，包括线芯，包裹所述线芯的填充层，挤包在所述填充层外的内护套，涂覆在所述内护套外的第一防火涂层，绕包在所述第一防火涂层外的绕包层，包裹在所述绕包层外的铠装层，挤包在所述铠装层外的外护套；所述线芯由导体，挤包在所述导体外的绝缘层，涂覆在所述绝缘层外的第二防火涂层，绕包在所述第二防火涂层外的隔离绕包层，包裹在所述隔离绕包层外的屏蔽层组成。本发明的高压输电电力电缆，采用了特殊的结构设计，以及新型的防火涂层，因此具有优异的物理，机械性能和耐温阻燃性能，击穿场强、断裂伸长率、拉伸强度、冲击弹性、体积电阻率、介电强度等性能指标都优于国际标准和国家标准。
Description
技术领域
本发明涉及一种电缆，特别是涉及一种高压输电电力电缆。
背景技术
电力电缆用于传输和分配电能的电缆。常用于城市地下电网、发电站的引出线路、工矿企业的内部供电及过江、过海的水下输电线。在电力线路中，电缆所占的比重正逐渐增加。电力电缆是在电力***的主于线路中用以传输和分配大功率电能的电缆产品,其中包括1-500KV以及以上各种电压等级,各种绝缘的电力电缆。电缆主要由以下4部分组成。①导电线心：用高电导率材料（铜或铝）制成。根据敷设使用条件对电缆柔软程度的要求，每根线心可能由单根导线或多根导线绞合而成。②绝缘层：用作电缆的绝缘材料应当具有高的绝缘电阻，高的击穿电场强度，低的介质损耗和低的介电常数。电缆中常用的绝缘材料有油浸纸、聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯、橡皮等。电缆常以绝缘材料分类，例如油浸纸绝缘电缆、聚氯乙烯电缆、交联聚乙烯电缆等。③密封护套：保护绝缘线心免受机械、水分、潮气、化学物品、光等的损伤。对于易受潮的绝缘，一般采用铅或铝挤压密封护套。④保护覆盖层：用以保护密封护套免受机械损伤。一般采用镀锌钢带、钢丝或铜带、铜丝等作为铠甲包绕在护套外（称铠装电缆），铠装层同时起电场屏蔽和防止外界电磁波干扰的作用。为了避免钢带、钢丝受周围媒质的腐蚀，一般在它们外面涂以沥青或包绕浸渍黄麻层或挤压聚乙烯、聚氯乙烯套。
发明内容
本发明的目的是克服现有电缆的技术缺陷，提供一种综合性能优异，同时具有突出的防水性能和耐油性能的高压输电电力电缆。
本发明的高压输电电力电缆，包括线芯，包裹所述线芯的填充层，挤包在所述填充层外的内护套，涂覆在所述内护套外的第一防火涂层，绕包在所述第一防火涂层外的绕包层，包裹在所述绕包层外的铠装层，挤包在所述铠装层外的外护套；所述线芯由导体，挤包在所述导体外的绝缘层，涂覆在所述绝缘层外的第二防火涂层，绕包在所述第二防火涂层外的隔离绕包层，包裹在所述隔离绕包层外的屏蔽层组成。
作为优化，该高压输电电力电缆，所述线芯由镀锡铜丝导体，挤包在所述镀锡铜丝导体外的热塑性聚酯弹性体绝缘层，涂覆在所述热塑性聚酯弹性体绝缘层外的的第二防火涂层，绕包在所述第二防火涂层外的聚酰亚胺胶带隔离绕包层，包裹在所述聚酰亚胺胶带隔离绕包层外的镀锡铜编织网管屏蔽层组成。
作为优化，该高压输电电力电缆，包括包裹所述线芯的PP网状填充绳填充层，挤包在所述PP网状填充绳填充层外的热塑性聚氨酯弹性体橡胶内护套，涂覆在所述热塑性聚氨酯弹性体橡胶内护套外的的第一防火涂层，绕包在所述第一防火涂层外的pet聚酯薄膜带绕包层，包裹在所述pet聚酯薄膜带绕包层外的钢带铠装层，挤包在所述钢带铠装层外的聚烯烃弹性体外护套。
作为优化，第一防火涂层和第二防火涂层均有以下重量份数的组分组成：丙烯酸改性醇酸树脂52～58份、水性聚氨酯树脂32～35份、平均粒径40nm纳米铝酸钇2～3份、平均粒径20um羟基磷灰石4～5份、双乙酰酒石酸单双甘油酯3～4份、 椰油胺聚氧乙烯醚2～3份、二乙醇缩甲醛1～1.2份、粒度800目轻质碳酸钙12～14份、粒度1500目白云石粉15～16份、平均粒径50nm纳米碳化钨3～4份、铝酸酯偶联剂1.5～1.8份、柠檬酸三乙酯2～3份、环己六醇磷酸酯6～8份。
第一防火涂层和第二防火涂层的防火涂料，通过以下步骤制成：
(1)按重量份数将平均粒径40nm纳米铝酸钇、平均粒径20um羟基磷灰石、双乙酰酒石酸单双甘油酯、椰油胺聚氧乙烯醚、二乙醇缩甲醛,用磁力搅拌机搅拌5分钟，然后在60～70℃超声处理30分钟；
(2)按重量份数将粒度800目轻质碳酸钙、粒度1500目白云石粉、平均粒径50nm纳米碳化钨、铝酸酯偶联剂、柠檬酸三乙酯，混合均匀；
(3)按重量份数将丙烯酸改性醇酸树脂、水性聚氨酯树脂，加入立式涂料搅拌机中搅拌均匀，然后加入步骤(1)中的混合物在80～90℃条件下搅拌20分钟，然后加入步骤(2)中的混合物在91～98℃条件下搅拌10分钟，最后在40～50℃条件下，加入环己六醇磷酸酯搅拌十分钟即成。此防火涂料采用特殊的填料以及助剂，受热能形成碳化层具有质地密实、导热系数低，防火性能佳的特点，达到了只选择单一或几种填料完全达不到的防火耐久性。此外，还具有意想不到的耐油和耐老化性能，能使该防火涂料在潮湿环境或电缆基材有油污的情况下还能正常作业。
本发明的高压输电电力电缆，采用了特殊的结构设计，以及性能突出的防火涂层，因此具有突出的物理、机械性能和耐温阻燃性能，击穿场强、断裂伸长率、拉伸强度、冲击弹性、体积电阻率、介电强度等性能指标都优于国际标准和国家标准。对该电缆进行的试验表明：电缆150℃×200h 老化后，对不同组成部分的粘接程度进行检查，结果优良。3700 伏8分钟介质强度检查合格，-25℃低温弯曲和冲击试验优。按照NFC32070进行延燃试验，表明具有高阻燃性。进行不燃性能试验，不燃性950℃以上达6小时，1～3 秒火焰熄灭。而本电缆取消防火涂层后，耐火效果大幅下降，不燃性950℃以上只有0.5小时，而替换采用合成云母带防火层后，不燃性950℃以上只有1小时。
附图说明
图1为本发明高压输电电力电缆的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例，并结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1所示，高压输电电力电缆，包括四条线芯，包裹线芯的PP网状填充绳填充层1，挤包在PP网状填充绳填充层1外的烟台万华 WHT-1295热塑性聚氨酯弹性体橡胶（TPU）内护套2，涂覆在烟台万华 WHT-1295热塑性聚氨酯弹性体橡胶（TPU）内护套2外的第一防火涂层3，绕包在第一防火涂层3外的pet聚酯薄膜带绕包层4，包裹在pet聚酯薄膜带绕包层4外的钢带铠装层5，挤包在钢带铠装层5外的日本三井化学DF605聚烯烃弹性体（POE）外护套6；线芯由镀锡铜丝导体7，挤包在镀锡铜丝导体7外的中国台湾长春/1163-201LL热塑性聚酯弹性体（TPEE）绝缘层8，涂覆在中国台湾长春/1163-201LL热塑性聚酯弹性体（TPEE）绝缘层8外的第二防火涂层9，绕包在第二防火涂层9外的聚酰亚胺胶带隔离绕包层10，包裹在聚酰亚胺胶带隔离绕包层10外的镀锡铜编织网管屏蔽层11组成。
第一防火涂层和第二防火涂层的防火涂料，通过以下步骤制成：
(1)将平均粒径40nm纳米铝酸钇2.6千克、平均粒径20um羟基磷灰石4.5千克、双乙酰酒石酸单双甘油酯3.5千克、椰油胺聚氧乙烯醚（AC-1203）2.5千克、二乙醇缩甲醛1.1千克,用磁力搅拌机搅拌5分钟，然后在60～70℃超声处理30分钟；
(2)将粒度800目轻质碳酸钙13千克、粒度1500目白云石粉15千克、平均粒径50nm纳米碳化钨3.5千克、佛山市圣亿塑料化工有限公司DL-411铝酸酯偶联剂1.6千克、柠檬酸三乙酯2.5千克，加入搅拌机，混合均匀；
(3) 将济宁佰一化工有限公司HK-70丙烯酸改性醇酸树脂55千克、济宁铭达新材料有限公司HK7080水性聚氨酯树脂34千克，加入立式涂料搅拌机中搅拌均匀，然后加入步骤(1)中的混合物在80～90℃条件下搅拌20分钟，然后加入步骤(2)中的混合物在91～98℃条件下搅拌10分钟，最后在40～50℃条件下，加入环己六醇磷酸酯7千克搅拌10分钟即成。该涂料,采用特殊优化配方,其阻燃耐火性能和耐老化耐腐蚀性能,特别是炭化高度，达到了采用其他填料组合或者采用其他助剂的情况下远远达不到突出技术效果。本涂料按照GA181-1998方法测试：耐油性(d)：浸泡30 天，涂层无起皱，无剥落；耐盐性(d)：浸泡15 天，涂层无起皱、无剥落；耐湿热性(d)：经过7d 试验，涂层无起泡、无脱落；耐冷热循环性：经15 次循环，涂层无起泡，无脱落；抗弯性：涂层不起层，不脱落，无裂纹；阻燃性(m)：炭化高度为0.53。
实施例2：如图1所示，高压输电电力电缆，包括四条线芯，包裹线芯的PP网状填充绳填充层1，挤包在PP网状填充绳填充层1外的烟台万华 WHT-1295热塑性聚氨酯弹性体橡胶（TPU）内护套2，涂覆在烟台万华 WHT-1295热塑性聚氨酯弹性体橡胶（TPU）内护套2外的第一防火涂层3，绕包在第一防火涂层3外的pet聚酯薄膜带绕包层4，包裹在pet聚酯薄膜带绕包层4外的钢带铠装层5，挤包在钢带铠装层5外的日本三井化学DF605聚烯烃弹性体（POE）外护套6；线芯由镀锡铜丝导体7，挤包在镀锡铜丝导体7外的中国台湾长春/1163-201LL热塑性聚酯弹性体（TPEE）绝缘层8，涂覆在中国台湾长春/1163-201LL热塑性聚酯弹性体（TPEE）绝缘层8外的第二防火涂层9，绕包在第二防火涂层9外的聚酰亚胺胶带隔离绕包层10，包裹在聚酰亚胺胶带隔离绕包层10外的镀锡铜编织网管屏蔽层11组成。
第一防火涂层和第二防火涂层的防火涂料，通过以下步骤制成：
(1)将平均粒径40nm纳米铝酸钇2千克、平均粒径20um羟基磷灰石4千克、双乙酰酒石酸单双甘油酯3千克、椰油胺聚氧乙烯醚（AC-1203）2千克、二乙醇缩甲醛1千克,用磁力搅拌机搅拌5分钟，然后在60～70℃超声处理30分钟；
(2)将粒度800目轻质碳酸钙12千克、粒度1500目白云石粉15千克、平均粒径50nm纳米碳化钨3千克、佛山市圣亿塑料化工有限公司DL-411铝酸酯偶联剂1.5千克、柠檬酸三乙酯2千克，加入搅拌机，混合均匀；
(3) 将济宁佰一化工有限公司HK-70丙烯酸改性醇酸树脂52千克、济宁铭达新材料有限公司HK7080水性聚氨酯树脂32千克，加入立式涂料搅拌机中搅拌均匀，然后加入步骤(1)中的混合物在80～90℃条件下搅拌20分钟，然后加入步骤(2)中的混合物在91～98℃条件下搅拌10分钟，最后在40～50℃条件下，加入环己六醇磷酸酯6千克搅拌10分钟即成。本涂料按照GA181-1998方法测试：耐油性(d)：浸泡30 天，涂层无起皱，无剥落；耐盐性(d)：浸泡15 天，涂层无起皱、无剥落；耐湿热性(d)：经过7d 试验，涂层无起泡、无脱落；耐冷热循环性：经15 次循环，涂层无起泡，无脱落；抗弯性：涂层不起层，不脱落，无裂纹；阻燃性(m)：炭化高度为0.58。
实施例3：如图1所示，高压输电电力电缆，包括线芯，包裹线芯的PP网状填充绳填充层1，挤包在PP网状填充绳填充层1外的烟台万华 WHT-1295热塑性聚氨酯弹性体橡胶（TPU）内护套2，涂覆在烟台万华 WHT-1295热塑性聚氨酯弹性体橡胶（TPU）内护套2外的第一防火涂层3，绕包在第一防火涂层3外的pet聚酯薄膜带绕包层4，包裹在pet聚酯薄膜带绕包层4外的钢带铠装层5，挤包在钢带铠装层5外的日本三井化学DF605聚烯烃弹性体（POE）外护套6；线芯由镀锡铜丝导体7，挤包在镀锡铜丝导体7外的中国台湾长春/1163-201LL热塑性聚酯弹性体（TPEE）绝缘层8，涂覆在中国台湾长春/1163-201LL热塑性聚酯弹性体（TPEE）绝缘层8外的第二防火涂层9，绕包在第二防火涂层9外的聚酰亚胺胶带隔离绕包层10，包裹在聚酰亚胺胶带隔离绕包层10外的镀锡铜编织网管屏蔽层11组成。
第一防火涂层和第二防火涂层的防火涂料，通过以下步骤制成：
(1)将平均粒径40nm纳米铝酸钇3千克、平均粒径20um羟基磷灰石5千克、双乙酰酒石酸单双甘油酯4千克、椰油胺聚氧乙烯醚（AC-1203）3千克、二乙醇缩甲醛1.2千克,用磁力搅拌机搅拌5分钟，然后在60～70℃超声处理30分钟；
(2)将粒度800目轻质碳酸钙14千克、粒度1500目白云石粉16千克、平均粒径50nm纳米碳化钨4千克、佛山市圣亿塑料化工有限公司DL-411铝酸酯偶联剂1.8千克、柠檬酸三乙酯3千克，加入搅拌机，混合均匀；
(3) 将济宁佰一化工有限公司HK-70丙烯酸改性醇酸树脂58千克、济宁铭达新材料有限公司HK7080水性聚氨酯树脂35千克，加入立式涂料搅拌机中搅拌均匀，然后加入步骤(1)中的混合物在80～90℃条件下搅拌20分钟，然后加入步骤(2)中的混合物在91～98℃条件下搅拌10分钟，最后在40～50℃条件下，加入环己六醇磷酸酯8千克搅拌10分钟即成。本涂料按照GA181-1998方法测试：耐油性(d)：浸泡30 天，涂层无起皱，无剥落；耐盐性(d)：浸泡15 天，涂层无起皱、无剥落；耐湿热性(d)：经过7d 试验，涂层无起泡、无脱落；耐冷热循环性：经15次循环，涂层无起泡，无脱落；抗弯性：涂层不起层，不脱落，无裂纹；阻燃性(m)：炭化高度为0.51。
对比例1：如图1所示，高压输电电力电缆，包括线芯，包裹线芯的PP网状填充绳填充层1，挤包在PP网状填充绳填充层1外的烟台万华 WHT-1295热塑性聚氨酯弹性体橡胶（TPU）内护套2，涂覆在烟台万华 WHT-1295热塑性聚氨酯弹性体橡胶（TPU）内护套2外的第一防火涂层3，绕包在第一防火涂层3外的pet聚酯薄膜带绕包层4，包裹在pet聚酯薄膜带绕包层4外的钢带铠装层5，挤包在钢带铠装层5外的日本三井化学DF605聚烯烃弹性体（POE）外护套6；线芯由镀锡铜丝导体7，挤包在镀锡铜丝导体7外的中国台湾长春/1163-201LL热塑性聚酯弹性体（TPEE）绝缘层8，涂覆在中国台湾长春/1163-201LL热塑性聚酯弹性体（TPEE）绝缘层8外的第二防火涂层9，绕包在第二防火涂层9外的聚酰亚胺胶带隔离绕包层10，包裹在聚酰亚胺胶带隔离绕包层10外的镀锡铜编织网管屏蔽层11组成。
第一防火涂层和第二防火涂层的防火涂料，通过以下步骤制成：
(1)将平均粒径20um羟基磷灰石5千克、椰油胺聚氧乙烯醚（AC-1203）3千克、二乙醇缩甲醛1.2千克,用磁力搅拌机搅拌5分钟，然后在60～70℃超声处理30分钟；
(2)将粒度1500目白云石粉22千克、平均粒径50nm纳米碳化钨4千克、佛山市圣亿塑料化工有限公司DL-411铝酸酯偶联剂1.8千克，加入搅拌机，混合均匀；
(3) 将济宁佰一化工有限公司HK-70丙烯酸改性醇酸树脂58千克、济宁铭达新材料有限公司HK7080水性聚氨酯树脂35千克，加入立式涂料搅拌机中搅拌均匀，然后加入步骤(1)中的混合物在80～90℃条件下搅拌20分钟，然后加入步骤(2)中的混合物在91～98℃条件下搅拌10分钟，最后在40～50℃条件下，加入环己六醇磷酸酯8千克搅拌10分钟即成。本涂料按照GA181-1998方法测试：耐油性(d)：浸泡30 天，涂层轻微起皱，无剥落；耐盐性(d)：浸泡15 天，涂层轻微起皱、无剥落；耐湿热性(d)：经过7d 试验，涂层无起泡、无脱落；耐冷热循环性：经15次循环，涂层无起泡，无脱落；抗弯性：涂层不起层，不脱落，无裂纹；阻燃性(m)：炭化高度为1.12。
Claims (4)
1.一种高压输电电力电缆，其特征在于：包括线芯，包裹所述线芯的填充层，挤包在所述填充层外的内护套，涂覆在所述内护套外的的第一防火涂层，绕包在所述第一防火涂层外的绕包层，包裹在所述绕包层外的铠装层，挤包在所述铠装层外的外护套；所述线芯由导体，挤包在所述导体外的绝缘层，涂覆在所述绝缘层外的的第二防火涂层，绕包在所述第二防火涂层外的隔离绕包层，包裹在所述隔离绕包层外的屏蔽层组成。
2.根据权1所述的高压输电电力电缆，其特征在于所述线芯由镀锡铜丝导体，挤包在所述镀锡铜丝导体外的热塑性聚酯弹性体绝缘层，涂覆在所述热塑性聚酯弹性体绝缘层外的的第二防火涂层，绕包在所述第二防火涂层外的聚酰亚胺胶带隔离绕包层，包裹在所述聚酰亚胺胶带隔离绕包层外的镀锡铜编织网管屏蔽层组成。
3.根据权利要求1所述的高压输电电力电缆，其特征在于包括包裹所述线芯的PP网状填充绳填充层，挤包在所述PP网状填充绳填充层外的热塑性聚氨酯弹性体橡胶内护套，涂覆在所述热塑性聚氨酯弹性体橡胶内护套外的第一防火涂层，绕包在所述第一防火涂层外的pet聚酯薄膜带绕包层，包裹在所述pet聚酯薄膜带绕包层外的钢带铠装层，挤包在所述钢带铠装层外的聚烯烃弹性体外护套。
4.根据权利要求1所述的高压输电电力电缆，其特征在于所述第一防火涂层和第二防火涂层均有以下重量份数的组分组成：丙烯酸改性醇酸树脂55份、水性聚氨酯树脂34份、平均粒径40nm纳米铝酸钇2.6份、平均粒径20um羟基磷灰石4.5份、双乙酰酒石酸单双甘油酯3.5份、椰油胺聚氧乙烯醚2.5份、二乙醇缩甲醛1.1份、粒度800目轻质碳酸钙13份、粒度1500目白云石粉15份、平均粒径50nm纳米碳化钨3.5份、铝酸酯偶联剂1.6份、柠檬酸三乙酯2.5份、环己六醇磷酸酯7份。
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